C++基础教程面向对象（学习笔记（41））

翻译 于 2018-10-26 12:07:03 发布 · 120 阅读 · 0
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#C++ #面向对象 #std :: initializer_list

本文探讨了C++中使用std::initializer_list进行类初始化的方法，展示了如何使用初始化列表语法直接初始化数组和自定义类。通过更新IntArray类以接受初始化列表，实现了列表初始化的灵活性，并提供了重载赋值运算符的示例。

std :: initializer_list

考虑C ++中固定的整数数组：

int array[5];

如果我们想用值初始化这个数组，我们可以通过初始化列表语法直接执行：

int main()
{
	int array[5] { 5, 4, 3, 2, 1 }; //初始化列表
	for (int count=0; count < 5; ++count)
		std::cout << array[count] << ' ';
 
	return 0;
}

这打印：
5 4 3 2 1
这也适用于动态分配的数组：

int main()
{
	int *array = new int[5] { 5, 4, 3, 2, 1 }; // 初始化列表
	for (int count = 0; count < 5; ++count)
		std::cout << array[count] << ' ';
	delete[] array;
 
	return 0;
}

在上一课中，我们介绍了容器类的概念，并展示了一个包含整数数组的IntArray类的示例：

#include <cassert> // assert()
 
class IntArray
{
private:
    int m_length;
    int *m_data;
 
public:
    IntArray():
        m_length(0), m_data(nullptr)
    {
    }
 
    IntArray(int length):
        m_length(length)
    {
        m_data = new int[length];
    }
 
    ~IntArray()
    {
        delete[] m_data;
        //我们不需要在这里将m_data设置为null或m_length为0，因为无论如何都会在此函数之后立即销毁该对象
    }
 
    int& operator[](int index)
    {
        assert(index >= 0 && index < m_length);
        return m_data[index];
    }
 
    int getLength() { return m_length; }
};

如果我们尝试使用此容器类的初始化列表会发生什么？

int main()
{
	IntArray array { 5, 4, 3, 2, 1 }; // 这行不能编译
	for (int count=0; count < 5; ++count)
		std::cout << array[count] << ' ';
 
	return 0;
}

此代码将无法编译，因为IntArray类没有构造函数知道如何处理初始化程序列表。结果，我们将单独初始化我们的数组元素：

int main()
{
	IntArray array(5);
	array[0] = 5;
	array[1] = 4;
	array[2] = 3;
	array[3] = 2;
	array[4] = 1;
 
	for (int count=0; count < 5; ++count)
		std::cout << array[count] << ' ';
 
	return 0;
}

那不是那么好。

在C ++ 11之前，列表初始化只能用于静态或动态数组。但是，从C ++ 11开始，我们现在可以解决这个问题。

使用std :: initializer_list进行类初始化

当C ++ 11编译器看到初始化列表时，它会自动将其转换为std :: initializer_list类型的对象。因此，如果我们创建一个带有std :: initializer_list参数的构造函数，我们可以使用初始化列表作为输入创建对象。

std :: initializer_list位于<initializer_list>标头中。

关于std :: initializer_list，有几点需要了解。就像std :: array或std :: vector一样，你必须告诉std :: initializer_list使用斜角括号将列表保存的数据类型。因此，您永远不会看到普通的std :: initializer_list。相反，您将看到类似std :: initializer_list 或std :: initializer_list 的内容。

其次，std :: initializer_list有一个（不符合命名习惯的）size（）函数，它返回列表中元素的数量。当我们需要知道传入的列表的长度时，这很有用。
让我们看看使用带有std :: initializer_list的构造函数更新我们的IntArray类。

#include <cassert> // assert()
#include <initializer_list> // std::initializer_list
#include <iostream>
 
class IntArray
{
private:
	int m_length;
	int *m_data;
 
public:
	IntArray() :
		m_length(0), m_data(nullptr)
	{
	}
 
	IntArray(int length) :
		m_length(length)
	{
		m_data = new int[length];
	}
 
	IntArray(const std::initializer_list<int> &list): // 允许通过列表初始化初始化IntArray
		IntArray(list.size()) //使用委托构造函数来设置初始数组
	{
		//现在从列表中初始化我们的数组
		int count = 0;
		for (auto &element : list)
		{
			m_data[count] = element;
			++count;
		}
	}
 
	~IntArray()
	{
		delete[] m_data;
		// 我们不需要在这里将m_data设置为null或m_length为0，因为无论如何都会在此函数之后立即销毁该对象
	}
 
	int& operator[](int index)
	{
		assert(index >= 0 && index < m_length);
		return m_data[index];
	}
 
	int getLength() { return m_length; }
};
 
int main()
{
	IntArray array { 5, 4, 3, 2, 1 }; //初始化列表
	for (int count = 0; count < array.getLength(); ++count)
		std::cout << array[count] << ' ';
 
	return 0;
}

这会产生预期的结果：

5 4 3 2 1
有用！现在，让我们更详细地探讨这一点。

这是我们的IntArray构造函数，它采用std :: initializer_list 。

IntArray(const std::initializer_list<int> &list): // 允许通过列表初始化初始化IntArray
	IntArray(list.size()) // 使用委托构造函数来设置初始数组
{
	// 现在从列表中初始化我们的数组
	int count = 0;
	for (auto &element : list)
	{
		m_data[count] = element;
		++count;
	}
}

第1行：如上所述，我们必须使用有角度的括号来表示我们在列表中期望的元素类型。在这种情况下，因为这是一个IntArray，我们希望列表用int填充。请注意，我们也通过const引用传递列表，因此当它传递给我们的构造函数时，我们不会生成std :: initializer_list的不必要的副本。

第2行：我们通过委托构造函数将IntArray的内存委托给其他构造函数（以减少冗余代码）。这个其他构造函数需要知道数组的长度，所以我们传递list.size（），它包含列表中的元素数。

构造函数的主体保留用于将列表中的元素复制到IntArray类中。由于一些莫名其妙的原因，std :: initializer_list不通过下标（operator []）提供对列表元素的访问。已被多次注意到并且从未得到解决。

但是，有一些简单的方法可以解决缺少下标的问题。最简单的方法是在这里使用for-each循环。for-each循环遍历初始化列表的每个元素，我们可以手动将元素复制到内部数组中。

使用std :: initializer_list的类赋值

您还可以使用std :: initializer_list通过重写赋值运算符来为类分配新值，以获取std :: initializer_list参数。这与上述类似。我们将在下面的测验解决方案中展示如何执行此操作的示例。

请注意，如果实现采用std :: initializer_list的构造函数，则应确保至少执行以下操作之一：

提供重载列表赋值运算符
提供适当的深拷贝复制赋值运算符
使构造函数显式，因此不能用于隐式转换
原因如下：考虑上面的类（没有重载列表赋值或副本赋值），以及以下语句：

array = { 1, 3, 5, 7, 9, 11 }; // 用列表中的元素覆盖数组的元素

首先，编译器会注意到一个带有std :: initializer_list的赋值函数不存在。接下来，它将查找它可以使用的其他赋值函数，并发现隐式提供的复制赋值运算符。但是，只有在可以将初始化列表转换为IntArray时才能使用此函数。由于采用std :: initializer_list的构造函数未标记为显式，因此编译器将使用列表构造函数将初始化列表转换为临时IntArray。然后它将调用隐式赋值运算符，它将浅层复制临时IntArray到我们的数组对象中。

此时，临时IntArray的m_data和array-> m_data都指向相同的地址（由于浅拷贝）。你已经可以看到它的发展方向。

在赋值语句的末尾，临时IntArray被销毁。它调用析构函数，删除临时IntArray的m_data。这使我们的数组变量带有一个悬空的m_data指针。当您尝试将array-> m_data用于任何目的时（包括当数组超出范围并且析构函数去删除m_data时），您将得到未定义的结果（可能是崩溃）。

规则：如果您提供列表构造，那么提供列表分配也是一个好主意。

Summary

实现一个带有std :: initializer_list参数的构造函数（通过引用来防止复制）允许我们使用列表初始化和我们的自定义类。我们还可以使用std :: initializer_list来实现需要使用初始化列表的其他函数，例如赋值运算符。

Quiz Time:

1）使用上面的IntArray类，实现一个带有初始化列表的重载赋值运算符。

应运行以下代码：

int main()
{
	IntArray array { 5, 4, 3, 2, 1 }; // initializer list
	for (int count = 0; count < array.getLength(); ++count)
		std::cout << array[count] << ' ';
 
	std::cout << '\n';
 
	array = { 1, 3, 5, 7, 9, 11 };
 
	for (int count = 0; count < array.getLength(); ++count)
		std::cout << array[count] << ' ';
 
	return 0;
}

这应该打印：

5 4 3 2 1
1 3 5 7 9 11

解决方案

#include <cassert> // assert()
#include <initializer_list> // std::initializer_list
#include <iostream>
 
class IntArray
{
private:
	int m_length;
	int *m_data;
 
public:
	IntArray() :
		m_length(0), m_data(nullptr)
	{
	}
 
	IntArray(int length) :
		m_length(length)
	{
		m_data = new int[length];
	}
 
	IntArray(const std::initializer_list<int> &list) : // 允许通过列表初始化初始化IntArray
		IntArray(list.size()) //使用委托构造函数来设置初始数组
	{
		// 从list中初始化array
		int count = 0;
		for (auto &element : list)
		{
			m_data[count] = element;
			++count;
		}
	}
 
	~IntArray()
	{
		delete[] m_data;
		// 我们不需要在这里将m_data设置为null或m_length为0，因为无论如何都会在此函数之后立即销毁该对象
	}
 
	IntArray& operator=(const std::initializer_list<int> &list)
	{
		//如果新列表的大小不同，请重新分配
		if (list.size() != static_cast<size_t>(m_length))
		{
			// 删除全部现有元素
			delete[] m_data;
 
			// 重新分配array
			m_length = list.size();
			m_data = new int[m_length];
		}
 
		// 从list中初始化array
		int count = 0;
		for (auto &element : list)
		{
			m_data[count] = element;
			++count;
		}
 
		return *this;
	}
 
	int& operator[](int index)
	{
		assert(index >= 0 && index < m_length);
		return m_data[index];
	}
 
	int getLength() { return m_length; }
};
 
int main()
{
	IntArray array { 5, 4, 3, 2, 1 }; // 初始化list
	for (int count = 0; count < array.getLength(); ++count)
		std::cout << array[count] << ' ';
 
	std::cout << '\n';
 
	array = { 1, 3, 5, 7, 9, 11 };
 
	for (int count = 0; count < array.getLength(); ++count)
		std::cout << array[count] << ' ';
 
	return 0;
}
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