向量中的结构成员是否在 C++ 中初始化为零？

Question

在 C++ 中，当我有类似的结构时

struct myStruct
{
  int i;
  bool b;
  MyClass *myobj;
};

然后我制作一个向量

std::vector<myStruct> myVector;

然后我调整向量的大小

myVector.resize(10);

结构的成员会用零（包括指针）初始化吗？我不能假设结构的成员中可能存在随机数据吗？

Answer 1

在这种特殊情况下，由于std::vector::resize() 的属性，答案是YES：

If the current size is less than count, additional elements are appended and initialized with copies of value.      (until C++11)

If the current size is less than count,  (since C++11)
    1) additional value-initialized elements are appended
    2) additional copies of value are appended

对于正常情况，答案将是 NO，例如myStruct s，这将使他们 (s.i, s.bool, s.myobj) 留下不确定的值。

如果您仍然希望它们按预期初始化，请为结构创建构造函数：

struct myStruct {
    int i;
    bool b;
    MyClass *myobj;

    myStruct():i(0),b(false),myobj(NULL) { }  // <- set them here by default
};

Answer 2

我实际上不敢苟同。 在这种特殊情况下，该标准似乎保证对象将被零初始化。 （以下所有标准参考均为 N3936。）

vector::resize 在这种情况下被指定附加 10 个“默认插入的元素到序列”（§23.3.6.3 [vector.capacity]/p12）。

默认插入又被定义为 (§23.2.1 [container.requirements.general]/p14；X 是容器的类型；m 是 A 类型的左值，这是容器的allocator_type):

X 的元素如果通过求值初始化，则默认插入 表达方式

allocator_traits<A>::construct(m, p)

其中p 是X 中分配的元素的未初始化存储地址。

由于编写的代码使用默认分配器，allocator_traits::construct 调用只是在std::allocator<myStruct> 的实例上调用construct(p)（§20.7.8.2 [allocator.traits.members]/p5），它被指定为（§20.7.9.1 [allocator.members]/p12）

template <class U, class... Args>
void construct(U* p, Args&&... args);

12 效果：::new((void *)p) U(std::forward<Args>(args)...)

由于construct(p)的参数包为空，所以construct()调用的效果是::new((void *)p) myStruct()。

标准规定，new-initializers，就像上面放置 new 表达式中的 ()，将被解释为“根据 8.5 的初始化规则进行直接初始化”（§5.3. 4 [expr.new]/p17)。反过来，第 8.5 节 [dcl.init]/p11 指定“初始化器为空括号集的对象，即 ()，应进行值初始化。”

值初始化被指定为 (§8.5 [dcl.init]/p8)

对T 类型的对象进行值初始化意味着：

• 如果T 是（可能是 cv 限定的）类类型（第 9 条），没有默认构造函数 (12.1) 或默认构造函数是 用户提供或删除，则对象默认初始化；
• 如果T 是一个（可能是 cv 限定的）类类型，没有用户提供或删除的默认值 构造函数，则对象被零初始化，语义约束为 检查默认初始化，如果 T 有一个非平凡的默认值 构造函数，对象是默认初始化的；
• 如果T是数组类型，那么每个元素都是值初始化的；
• 否则，对象被零初始化。

在这种情况下，myStruct 是“没有用户提供或删除的默认构造函数的类类型”，这意味着它匹配执行零初始化的第二个要点。因此，myStruct 类型的对象的值初始化意味着该对象将被零初始化。

但是，请注意这里的规则非常复杂，自动零初始化的路径非常脆弱。例如，如果你给myStruct 一个像myStruct() { } 这样的默认构造函数，那么这是一个用户提供的默认构造函数，这意味着它将匹配值初始化的第一个项目符号而不是第二个，这反过来意味着它不会被零初始化。此外，如果您的 vector 使用自定义分配器，这也可能不起作用，因为它的 construct() 可能与默认分配器的语义不同。

因此，最好给myStruct 一个默认构造函数，将其成员显式归零。

Answer 3

是的，在这种特殊情况下，结构将被初始化为零。原因是STL中resize()方法的实现。新元素是默认构造的：

void resize(size_type __new_size) {
    resize(__new_size, value_type());
}

value_type() 导致零初始化。

测试证据

#include <cstdio>

struct foo {
  int i;
  int j;
  void *k;
};

void test(const foo& fooinst) {
  printf("%d\n",fooinst.i);
}

main() {
  test(foo());
}

这是生成的 g++ 反汇编的相关部分。请注意调用前结构成员的显式零初始化。

test.cpp      ****   test(foo());
  56                            .loc 1 14 0
  57 002d C745F000              movl    $0, -16(%rbp)
  57      000000
  58 0034 C745F400              movl    $0, -12(%rbp)
  58      000000
  59 003b 48C745F8              movq    $0, -8(%rbp)
  59      00000000 
  60 0043 488D45F0              leaq    -16(%rbp), %rax
  61 0047 4889C7                movq    %rax, %rdi
  62 004a E8000000              call    _Z4testRK3foo

Answer 4

vector 中的值使用struct 的默认构造函数（或初始化值）进行初始化，在本例中为myStruct。

struct 没有默认构造函数，因此将使用编译器生成的构造函数。在这种情况下，它会保留 myStruct 的对象未初始化。

不，一般来说，您不能假设数据将被初始化为零。

这种特殊情况（.resize()）是在存在值初始化并且从 C++03 和 C++11 发生一些变化（其他答案提供更多细节）的情况下选择的。

最好的建议仍然存在，要做的是添加适当地初始化 struct 的默认构造函数。

Answer 5

结构的 ctor 被调用。由于您没有指定一个（并且您可以，即使对于结构），所以使用默认的无操作 ctor。默认ctor不清除成员。