C++11中类数据成员的默认初始化答案

【问题标题】：Default initialization of class data members in C++11C++11中类数据成员的默认初始化
【发布时间】：2016-03-27 04:23:58
【问题描述】：

我对类数据成员的默认初始化感到困惑。这是示例代码。

#include <iostream>
#include <vector>

class A {
public:
  int i;
  A() {}
};

A a1;
A aa1[3];
std::vector<A> av1(3);

int main()
{
  A a2;
  A aa2[3];
  std::vector<A> av2(3);
  std::cout << a1.i << " " << a2.i << std::endl;          // 0         undefined
  std::cout << aa1[0].i << " " << aa2[0].i << std::endl;  // 0         undefined
  std::cout << av1[0].i << " " << av2[0].i << std::endl;  // undefined undefined
}

在上面的代码中，只有a1.i和aa1[0~2].i被初始化为0，其他的都没有初始化。我不知道为什么会这样。

具体来说，我已经知道的是（来自“C++ Primer”）：

初始化的过程是：
- a1 和 a2 已默认初始化。
- aa1 和 aa2 的每个元素都默认初始化。
- av1 和 av2 的每个元素都被值初始化。
默认初始化的过程是：
- 检查变量是内置类型还是类类型。
- 对于内置类型，如果变量在任何函数体之外，则初始化为0，否则为未定义值。
- 对于类类型，如果类有默认的ctor，则调用，否则为编译错误。
值初始化的过程是：
- 检查变量是内置类型还是类类型。
- 对于内置类型，初始化为0。
- 对于类类型，它是默认初始化的。（我认为这意味着如果该类具有默认 ctor，则调用它，否则它是编译错误。）

那么当调用ctorA::A()时，数据成员A::i是如何初始化的（我猜是默认初始化的）？还有为什么只有a1.i和aa1[0~2].i被初始化为0，而其他的都未初始化？

【问题讨论】：

您不能从输出 0 得出变量已“初始化为 0”的结论。它可能未初始化并且该内存位置恰好包含0。更重要的是，输出未初始化的变量会导致整个程序具有未定义的行为，因此您无法从输出中真正得出任何可靠的结论。

标签： c++ c++11

【解决方案1】：

你为A声明了一个构造函数，所以i没有默认初始化；这是您在构造函数中的责任。全局变量的初始值为 0，因为它们是全局变量。如果没有通过某种方式赋予它们初始值，则所有全局变量都将初始化为 0。

局部变量和向量获取随机数据，因为这是那些 A 实例正在使用的堆栈（用于局部变量）或堆（用于向量使用的已分配内存）上的内存中的内容。

【讨论】：

感谢解释，如果我省略了构造函数并使用编译器生成的默认构造函数，A::i 会被初始化为 0 吗？
A::i 只有在构造函数中才会被初始化为零，否则它总是未初始化。
@legends2k 并不是那么简单：向量元素是由new(location) A() 构造的。如果A 有一个不初始化i 的用户定义构造函数，那么这意味着i 将未初始化；但否则A 是一个聚合，因此i 将设置为0
@M.M 如果 A 是一个聚合，你的意思是我们有一个聚合向量？然后，是的，聚合的所有元素都将被初始化。我觉得聚合初始化是一个极端情况，不想将 OP 与它混淆。

【解决方案2】：

如果全局（静态和导出）变量没有被显式初始化并且没有构造函数。

当您使用您在代码中使用的构造函数时，vector 的项是默认初始化的。

对于向量类对象，两者都意味着构造函数调用。但是对于整数，第一个意味着初始化为零，而后者意味着初始化为不确定的值。所以代码中的普通 int 变量是零初始化的，但向量中的 int 是默认初始化的。

一些参考链接：

【讨论】：

【解决方案3】：

当调用ctor A::A()时，数据成员A::i是如何初始化的

如果没有提供初始化器，则应用默认初始化规则。你的构造函数没有初始化A::i，所以它没有初始化；它的价值是不确定的。毫无疑问。摘自documentation on default initialization：

如果 T 是类类型，则考虑构造函数并对其空参数列表进行重载决策。调用选择的构造函数（默认构造函数之一）为新对象提供初始值。

为什么只有 a1.i 和 aa1[0~2].i 初始化为 0，而其他都未初始化？

全局数据存储器被初始化为零，即整个部分被清零，因此您看到全局A::is 初始化为0。请注意，构造函数不会这样做。摘自documentation：

静态初始化

[...]

2) 对于所有其他非本地静态和线程本地变量，Zero initialization 发生。在实践中，将要进行零初始化的变量放在程序映像的 .bss 段中，该段不占用磁盘空间，并在加载程序时被操作系统清零。

但是，对于vector，vector 本身位于非本地静态内存中，而其元素分配在空闲存储（堆）中，因此它们的成员也未初始化。

【讨论】：

感谢您的回答，现在很清楚了 :) 顺便说一句，当我阅读有关 storage duration 的 wiki 时，在一些旁边有一个标记 (直到 C++11)段落，是否意味着这些段落在 C++11 之前有效并包含 C++11，但在 C++11 之后将被弃用？
这意味着 para 一直保持到 C++03，C++11 之前的标准，而不是 C++11 及更高版本（如 C++17 等）。

【解决方案4】：

类类型对象的初始化是由类控制的，这个过程递归地完成。以您的示例代码为例，i 的初始化由A 控制。由于没有提供构造函数，因此将使用合成的默认构造函数。并且由于没有提供类内初始化器，A 的每个成员都被默认初始化，再次查询默认初始化规则。内置类型i 将保持未初始化状态。如果A 包含s 类型的string 成员，则s 的默认初始化由string 类控制（递归规则发生）。在这种情况下，s 将被初始化为一个空字符串。

【讨论】：