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默认初始化

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C++
 
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初始化
 

这是在没有初始化器的情况下构造对象时执行的初始化。

内容

[编辑] 语法

T 对象 ; (1)
new T (2)

[编辑] 解释

在三种情况下执行默认初始化

1) 当声明具有自动、静态或线程局部存储期的变量且没有初始化器时；
2) 当通过没有初始化器的 new 表达式 创建具有动态存储期的对象时；
3) 当基类或非静态数据成员未在构造函数初始化列表中提及，并且调用该构造函数时。

默认初始化的效果是

  • 如果 T 是（可能带 cv 限定的）非 POD(直到 C++11) 类类型，则会考虑构造函数并针对空参数列表进行重载决议。 调用所选的构造函数（它是默认构造函数之一）以提供新对象的初始值；
  • 如果 T 是数组类型，则数组的每个元素都进行默认初始化；
  • 否则，不执行初始化（参见注解）。

[编辑] const 对象的默认初始化

如果程序要求默认初始化 const 限定类型 T 的对象，则 T 应该是const-默认可构造的类类型或其数组。

如果对 T 进行默认初始化会调用 T 的用户提供的构造函数（不是从基类继承的）(自 C++11 起)或者如果，则类类型 T 是 const-默认可构造的

仅当未使用初始化器时，才认为具有自动存储期的（可能带 cv 限定的）非 POD 类类型（或其数组）是默认初始化的。 具有动态存储期的标量和 POD 类型被认为未初始化（自 C++11 起，这种情况被重新归类为默认初始化的一种形式）。

 (直到 C++11)
  • T 的每个直接非静态数据成员 M 都是类类型 X（或其数组），X 是 const-默认可构造的，并且
  • T 没有直接的变体成员，并且
 (直到 C++11)
  • T 的每个直接非变体非静态数据成员 M 都有一个默认成员初始化器，或者，如果 M 是类类型 X（或其数组），则 X 是 const-默认可构造的，
  • 如果 T 是至少有一个非静态数据成员的联合体，则只有一个变体成员具有默认成员初始化器，
  • 如果 T 不是联合体，则对于每个至少有一个非静态数据成员的匿名联合体成员（如果有），只有一个非静态数据成员具有默认成员初始化器，并且
 (自 C++11 起)

T 的每个潜在构造的基类都是 const-默认可构造的。

[编辑] 不确定值和错误值

当获取具有自动或动态存储期的对象的存储时，该对象具有不确定值。

如果未对对象执行初始化，则该对象将保留不确定值，直到该值被替换。

 (直到 C++26)

当获取具有自动或动态存储期的对象的存储时，构成对象存储的字节具有以下初始值

  • 如果对象具有动态存储期，或者是与变量或函数形参关联的对象，且其首次声明标记有 [[indeterminate]]，则字节具有不确定值。
  • 否则，字节具有错误值，其中每个值由实现独立于程序状态来确定。

如果未对对象（包括子对象）执行初始化，则此类字节将保留其初始值，直到该值被替换。

  • 如果值表示中的任何位具有不确定值，则该对象具有不确定值。
  • 否则，如果值表示中的任何位具有错误值，则该对象具有错误值。
 (自 C++26 起)

如果求值产生不确定值，则行为是未定义的。

如果求值产生错误值，则行为是错误的。

 (自 C++26 起)

[编辑] 特殊情况

以下类型是未初始化友好的

(自 C++17 起)
  • unsigned char
  • char，如果其底层类型是 unsigned char

给定一个不确定或错误(自 C++26 起) 值 value，value 的未初始化结果值是

  • 不确定值，如果 value 也是不确定值。
  • value，如果 value 是错误值。
 (自 C++26 起)

如果求值 eval 产生未初始化友好类型的不确定或错误(自 C++26 起) 值 value，则在以下情况下，行为是良好定义的

  • eval 是以下表达式和操作数之一的求值
在这种情况下，操作的结果是 value 的未初始化结果值。
  • eval 是简单赋值运算符的右操作数的求值，其左操作数是未初始化友好类型的左值。
在这种情况下，左操作数引用的对象的值将替换为 value 的未初始化结果值。
  • eval 是初始化未初始化友好类型的对象时的初始化表达式的求值。
  • 如果被初始化的对象不是 std::byte 类型，则 value 不能是 std::byte 类型。
 (自 C++17 起)
在这种情况下，该对象将被初始化为 value 的未初始化结果值。

转换未初始化友好类型的不确定值会产生不确定值。

转换未初始化友好类型的错误值会产生错误值，转换结果是被转换操作数的值。

 (自 C++26 起)
// Case 1: Uninitialized objects with dynamic storage duration
// All C++ versions: indeterminate value + undefined behavior
int f(bool b)
{
    unsigned char* c = new unsigned char;
    unsigned char d = *c; // OK, “d” has an indeterminate value
    int e = d;            // undefined behavior
    return b ? d : 0;     // undefined behavior if “b” is true
}
 
// Case 2: Uninitialized objects with automatic storage duration
// until C++26: indeterminate value + undefined behavior
// since C++26: erroneous value + erroneous behavior
int g(bool b)
{
    unsigned char c;     // “c” has an indeterminate/erroneous value
 
    unsigned char d = c; // no undefined/erroneous behavior,
                         // but “d” has an indeterminate/erroneous value
 
    assert(c == d);      // holds, but both integral promotions have
                         // undefined/erroneous behavior
 
    int e = d;           // undefined/erroneous behavior
    return b ? d : 0;    // undefined/erroneous behavior if “b” is true
}
 
// Same as case 2
void h()
{
    int d1, d2;  // “d1” and “d2” have indeterminate/erroneous values
    int e1 = d1; // undefined/erroneous behavior
    int e2 = d1; // undefined/erroneous behavior
 
    assert(e1 == e2); // holds
    assert(e1 == d1); // holds, undefined/erroneous behavior
    assert(e2 == d1); // holds, undefined/erroneous behavior
 
    // no undefined/erroneous behavior,
    // but “d2” has an indeterminate/erroneous value
    std::memcpy(&d2, &d1, sizeof(int));
 
    assert(e1 == d2); // holds, undefined/erroneous behavior
    assert(e2 == d2); // holds, undefined/erroneous behavior
}

[编辑] 注解

引用和 const 标量对象不能默认初始化。

特性测试宏 值 Std 特性
__cpp_constexpr 201907L (C++20) 平凡默认初始化和 asm 声明在 constexpr 函数中

[编辑] 示例

运行此代码
#include <string>
 
struct T1 { int mem; };
 
struct T2
{
    int mem;
    T2() {} // “mem” is not in the initializer list
};
 
int n; // static non-class, a two-phase initialization is done:
       // 1) zero-initialization initializes n to zero
       // 2) default-initialization does nothing, leaving n being zero
 
int main()
{
    [[maybe_unused]]
    int n;            // non-class, the value is indeterminate
    std::string s;    // class, calls default constructor, the value is ""
    std::string a[2]; // array, default-initializes the elements, the value is {"", ""}
//  int& r;           // Error: a reference
//  const int n;      // Error: a const non-class
//  const T1 t1;      // Error: const class with implicit default constructor
    [[maybe_unused]]
    T1 t1;            // class, calls implicit default constructor
    const T2 t2;      // const class, calls the user-provided default constructor
                      // t2.mem is default-initialized
}

[编辑] 缺陷报告

以下行为变更缺陷报告被追溯应用于先前发布的 C++ 标准。

DR 应用于 已发布行为 正确行为
CWG 178 C++98 没有值初始化；
空初始化器调用默认初始化
（尽管 new T() 也执行零初始化）		 空初始化器调用
值初始化
CWG 253 C++98 const 对象的默认初始化可能无法
调用隐式声明的默认构造函数		 如果所有子对象都已初始化，则允许
CWG 616 C++98 任何未初始化对象的左值到右值转换始终是 UB
任何未初始化对象的左值到右值转换始终是 UB		 允许不确定的 unsigned char
CWG 1787 C++98 从寄存器中缓存的不确定的 unsigned char 读取是 UB
从寄存器中缓存的不确定的 unsigned char 读取是 UB		 已良好定义

[编辑] 参见

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