Effective C++ 之 Item 4：确定对象被使用前已先被初始化

Effective C++

Chapter 1. 让自己习惯C++ （Accustoming Yourself to C++）

Item 4. 确定对象被使用前已先被初始化

（Make sure that objects are initialized before they're used.）

通常如果你使用 C part of C++ 而且初始化可能招致运行期成本，那么就不保证发生初始化。一旦进入 non-C part of C++， 规则有些变化。这就很好地解释了为什么 array （来自 C part of C++）不保证其内容被初始化，而 vector （来自 non-C part of C++）却有次保证。表面上这似乎是一个无法决定的状态，而最佳的处理办法就是：永远在使用对象之前先将它初始化。

1. 对于无任何成员的内置类型，必须手工完成此事。例如：

int x = 0;                                 // 对 int 进行手工初始化
const char* text = "A C-style string";     //对指针进行手工初始化
double d;
std::cin >> d;                             //以读取 input stream 的方式完成初始化

2. 对于内置类型以外的任何其他东西，初始化责任落在构造函数（constructors）身上。规则很简单：确保每一个构造函数都将对象的每一个成员初始化。这个规则很容易奉行，重要的是别混淆了赋值（assignment）和初始化（initialization）。考虑一个用来表现通讯簿的 class，其构造函数如下：

class PhoneNumber { ... };
class ABEntry       //ABEntry = "Address Book Entry"
{
public:
    ABEntry (const std::string& name, const std::string& address, const std::list<PhoneNumber>& phones);

private:
    std::string theName;
    std::string theAddress;
    std::list<PhoneNumber> thePhones;
    int numTimesConsulted;
};
ABEntry::ABEntry (const std::string& name, const std::string& address, const std::list<PhoneNumber>& phones)
{
    theName = name;           //这些都是赋值（assignment），
    theAdress = address;      //而不是初始化（initialization）。
    thePhones = phones;
    numTimesConsulted = 0;
}

这会导致 ABEntry 对象带有你期望(你指定)的值，但不是最佳做法。C++规定，对象的成员变量的初始化动作发生在进入构造函数本体之前。在 ABEntry 构造函数内，theName, theAddress 和 thePhones 都不是被初始化，而是被赋值。初始化的发生时间更早，发生于这些成员的 default 构造函数被自动调用之时（比进入 ABEntry 的构造函数本体的时间更早）。但这对 numTimesConsulted 不为真，因为它属于内置类型，不保证一定在你所看到的那个赋值动作的时间点之前获得初值。

ABEntry 构造函数的一个较佳的写法是，使用所谓的 member initialization list （成员初值列）替换赋值动作：

ABEntry::ABEntry (const std::string& name, const std::string& address, const std::list<PhoneNumber>& phones)
 : theName(name), theAddress(address), thePhones(phones), numTimesConsulted(0)   //现在，这些都是初始化（initialization）
{
    //现在，构造函数本体不必有任何动作
}

这个构造函数和上一个的最终结果相同，但通常效率较高。基于赋值的那个版本首先调用 default 构造函数为 theName, theAddress 和 thePhones 设初值，然后立刻再对它们赋予新值，default 构造函数的一切作为因此浪费了。成员初值列（member initialization list）的做法避免了这一问题，因为初值列中针对各个成员变量而设的实参，被拿去作为各成员变量之构造函数的实参。本例中的 theName 以 name 为初值进行 copy 构造，theAddress 以 address 为初值进行 copy 构造，thePhones 以 phones 为初值进行 copy 构造。

对于大多数类型而言，比起先调用 default 构造函数然后再调用 copy assignment 操作符，单只调用一次 copy 构造函数是比较高效的，有时甚至高效的多。对于内置型对象如 numTimesConsulted，其初始化和赋值的成本相同，但为了一致性最好也通过成员初值列来初始化。同样道理，甚至当你想要 default 构造一个成员变量，都可以使用成员初值列，只要指定无物作为初始化实参即可。假设 ABEntry 有一个无参数构造函数，可将它实现如下：

ABEntry::ABEntry( ) : theName(), theAddress(), thePhones(), numTimesConsulted(0)
{
    //调用 theName, theAddress, thePhones 的default 构造函数
    //记得将 numTimesConsulted 显示初始化为 0
}

记住总是在初值列中列出所有的成员变量，以免还得记住哪些成员变量（如果它们在初值列中被遗漏的话）可以无需初值。

有些情况下即使面对的成员变量属于内置类型（那么其初始化与赋值的成本相同），也一定得使用初值列。如果成员变量是 const 或 references，它们就一定需要初值，不能被赋值（见 Item 5）。为避免需要记住成员变量何时必须在成员初值列中初始化，何时不需要，最简单的做法就是：总是使用成员初值列。

许多 classes 拥有多个构造函数，每个构造函数有自己的成员初值列。如果这种 classes 存在许多成员变量和/或 base classes，多份成员初值列的存在就会导致不受欢迎的重复（在初值列内）和无聊的工作（对程序员而言）。这种情况下可以合理地在初值列中遗漏那些“赋值表现像初始化一样好”的成员变量，改用它们的赋值操作，并将那些赋值操作移往某个函数（通常为 private），供所有构造函数调用。这种做法在“成员变量的初值由文件或数据库读入”时特别有用。然而，比起经常由赋值操作完成的“伪初始化”（pseudo-initialization），通过成员初值列完成的“真正初始化”通常更加可取。

C++有着十分固定的“成员初始化次序”。是的，次序总是相同：base classes 更早于其 derived classes 被初始化（见 Item 12），而 class 的成员变量总是以其声明次序被初始化。回头看看 ABEntry，其 theName 成员永远最先被初始化，然后是 theAddress， 再来是 thePhones，最后是 numTimesConsulted。即使它们在成员初值列中以不同的次序出现（很不幸那是合法的），也不会有任何影响。因而在成员初值列中列各个成员时，最好以其声明次序为次序。<通俗来讲，两个成员变量的初始化带有次序性，例如初始化 array 时需要指定大小，因此代表大小的那个成员变量必须先有初值。>

一旦已经很小心地将“内置型成员变量”明确地加以初始化，而且也确保构造函数运用“成员初值列”初始化 base classes 和成员变量，那就只剩唯一一件事情需要操心，就是“不同编译单元内定义的 non-local static 对象”的初值化次序。

具体略。

请记住：

• 为内置型对象进行手工初始化，因为 C++ 不保证初始化它们。
• 构造函数最好使用成员初值列（member initialization list），而不要在构造函数本体内使用赋值操作（assignment）。初值列列出的成员变量，其排列次序应该和它们在 class 中的声明次序相同。
• 为免除“跨编译单元的初始化次序”问题，请以 local static 对象替换 non-local static 对象。