默认值，值和零初始化混乱

时间：2015-04-21 07:44:50

标签： c++ c++11 c++14 c++03 c++98

我对价值感到非常困惑 - ＆amp;默认 - ＆amp;零初始化。 特别是当他们为不同的标准 C ++ 03 和 C ++ 11 （以及 C ++ 14 ）提供服务时。

我引用并试图在这里扩展一个非常好的答案Value-/Default-/Zero- Init C++98 and C++03以使其更加通用，因为它可以帮助很多用户，如果有人可以帮助填写所需的差距，以便对发生的事情有一个很好的概述当？

简要说明一下示例的完整见解：

有时新操作员返回的内存会被初始化，有时候根据您正在新建的类型是POD (plain old data)还是＃{3}}，或者它是否为“sa”来实现。包含POD成员并使用编译器生成的默认构造函数的类。

  • 在 C ++ 1998 中，有两种类型的初始化：零 - 和默认初始化
  • 在 C ++ 2003 第三种初始化中，添加了值初始化。
  • 在 C ++ 2011 / C ++ 2014 中，仅添加列表初始化，并且 value- / default- / zero-initialization <的规则< / em>改了一下。

假设：

struct A { int m; };                     
struct B { ~B(); int m; };               
struct C { C() : m(){}; ~C(); int m; };  
struct D { D(){}; int m; };             
struct E { E() = default; int m;} /** only possible in c++11/14 */  
struct F {F(); int m;}  F::F() = default; /** only possible in c++11/14 */

在C ++ 98编译器中，应发生以下情况：

  • new A - 不确定值（A是POD）
  • new A() - 零初始化
  • new B - 默认构造（B::m未初始化，B为非POD）
  • new B() - 默认构造（B::m未初始化）
  • new C - 默认构造（C::m为零初始化，C为非POD）
  • new C() - 默认构造（C::m为零初始化）
  • new D - 默认构造（D::m未初始化，D为非POD）
  • new D() - 默认构造？（D::m未初始化）

在符合C ++ 03的编译器中，事情应该如下：

  • new A - 不确定值（A是POD）
  • new A() - value-initialize A，这是零初始化，因为它是POD。
  • new B - 默认初始化（离开B::m未初始化，B为非POD）
  • new B() - value-initializes B，它对所有字段进行零初始化，因为它的默认ctor是编译器生成的而不是用户定义的。
  • new C - 默认初始化C，调用默认的ctor。 （C::m为零初始化，C为非POD）
  • new C() - value-initializes C，调用默认的ctor。 （C::m为零初始化）
  • new D - 默认构造（D::m未初始化，D为非POD）
  • new D() - value-initializes D？，调用默认的ctor（D::m未初始化）

斜体值和？是不确定的，请帮助纠正这个： - ）

在符合C ++ 11标准的编译器中，事情应该是这样的：

??? （如果我从这里开始，请帮助，无论如何都会出错）

在符合C ++ 14的编译器中，事情应该如下：  ??? （如果我从这里开始请帮忙，无论如何都会出错）  （基于答案的草案）

  • new A - 默认初始化A，编译器gen。 ctor，（leavs A::m未初始化）（A是POD）

  • new A() - value-initializes A，这是从 [dcl.init] / 8

    < / LI>

  • new B - 默认初始化B，编译器gen。 ctor，（leavs B::m未初始化）（B是非POD）

  • new B() - value-initializes B，它对所有字段进行零初始化，因为它的默认ctor是编译器生成的而不是用户定义的。
  • new C - 默认初始化C，调用默认的ctor。 （C::m为零初始化，C为非POD）
  • new C() - value-initializes C，调用默认的ctor。 （C::m为零初始化）
  • new D - 默认初始化D（D::m未初始化，D为非POD）
  • new D() - 值初始化D，调用默认的ctor（D::m未初始化）
  • new E - 默认初始化E，调用comp。根。构造函数。 （E::m未初始化，E为非POD）
  • new E() - 值初始化E，从 [dcl.init] / 8 中的2点开始归零E
  • new F - 默认初始化F，调用comp。根。构造函数。 （F::m未初始化，F为非POD）
  • new F() - 值初始化F，默认初始化 F，因为1.指向 [dcl.init] / 8 < / em>（F ctor函数是用户提供的，如果它是用户声明的，并且在第一次声明时未明确默认或删除。Link）

2 个答案:

答案 0 :(得分：24)

C ++ 14指定在[expr.new] / 17（C ++ 11中的[expr.new] / 15）中使用new创建的对象的初始化，并且该注释不是注意但是当时的规范性文本）：

  

创建类型为T的对象的 new-expression 初始化它   对象如下：

     
      
  • 如果省略 new-initializer ，则对象默认初始化（8.5）。 [注意：如果没有初始化       执行后，该对象具有不确定的值。 - 结束说明]
    •   
  • 否则， new-initializer 将根据8.5的 direct-initialization 的初始化规则进行解释。
    •   

默认初始化在[dcl.init] / 7中定义（C ++ 11中为/ 6，并且措辞本身具有相同的效果）：

  

默认初始化 T类型的对象意味着：

     
      
  • 如果T是（可能是cv限定的）类类型（第9条），则调用T的默认构造函数（12.1）（并初始化）   如果T没有默认构造函数或重载决策，则格式错误   （13.3）导致歧义或被删除的函数或   从初始化的上下文无法访问）;
    •   
  • 如果T是数组类型，则每个元素都是默认初始化;
    •   
  • 否则，不执行初始化。
    •   

因此

  • new A仅会导致调用A的默认构造函数，而不会初始化m。不确定的价值。 new B。
    • 应该相同

  • new A()根据[dcl.init] / 11（C ++ 11中的/ 10）进行解释：

      

    一个对象，其初始化程序是一组空的括号，即()，应进行值初始化。

    现在考虑[dcl.init] / 8（C ++ 11†中的/ 7）：

      

    value-initialize T类型的对象意味着：

         
        
    • 如果T是一个（可能是cv限定的）类类型（第9条），没有默认构造函数（12.1）或者是默认构造函数   用户提供或删除，然后该对象被默认初始化;
      •   
    • 如果T是一个（可能是cv限定的）类类型而没有用户提供或删除的默认构造函数，那么对象是   零初始化和语义约束   检查默认初始化，如果T具有非平凡的默认值   构造函数，该对象是默认初始化的;
      •   
    • 如果T是数组类型，则每个元素都是值初始化的;
      •   
    • 否则，该对象为零初始化。
      •   

    因此new A()将零初始化m。对于A和B。

    • ，这应该是等效的

  • new C和new C()将默认初始化对象，因为最后一个引用的第一个项目符号点适用（C具有用户提供的默认构造函数！）。但是，显然，现在m在两种情况下都在构造函数中初始化。

†嗯，这一段在C ++ 11中的措辞略有不同，不会改变结果：

  

value-initialize T类型的对象意味着：

     
      
  • 如果T是一个（可能是cv限定的）类类型（第9条），带有   用户提供的构造函数（12.1），然后是T的默认构造函数   被调用（如果T无法访问，则初始化是错误的   默认构造函数）;
    •   
  • 如果T是（可能是cv合格的）非工会   类型没有用户提供的构造函数，那么对象就是   零初始化，如果T隐式声明的默认构造函数   是非平凡的，那个构造函数被调用。
    •   
  • 如果T是数组类型，   然后每个元素都进行了值初始化;
    •   
  • 否则，对象是   初始化为零。
    •   

答案 1 :(得分：0)

我可以确认，在C ++ 11中，至少在编译器实现方面，C ++ 14问题中提到的所有内容都是正确的。

为了验证这一点，我在我的test suite中添加了以下代码。我在GCC 7.4.0，GCC 5.4.0，Clang 10.0.1和VS 2017中使用-std=c++11 -O3进行了测试，下面的所有测试都通过了。

#include <gtest/gtest.h>
#include <memory>

struct A { int m;                    };
struct B { int m;            ~B(){}; };
struct C { int m; C():m(){}; ~C(){}; };
struct D { int m; D(){};             };
struct E { int m; E() = default;     };
struct F { int m; F();               }; F::F() = default;

// We use this macro to fill stack memory with something else than 0.
// Subsequent calls to EXPECT_NE(a.m, 0) are undefined behavior in theory, but
// pass in practice, and help illustrate that `a.m` is indeed not initialized
// to zero. Note that we initially tried the more aggressive test
// EXPECT_EQ(a.m, 42), but it didn't pass on all compilers (a.m wasn't equal to
// 42, but was still equal to some garbage value, not zero).
//
#define FILL { int m = 42; EXPECT_EQ(m, 42); }

// We use this macro to fill heap memory with something else than 0, before
// doing a placement new at that same exact location. Subsequent calls to
// EXPECT_EQ(a->m, 42) are undefined behavior in theory, but pass in practice,
// and help illustrate that `a->m` is indeed not initialized to zero.
//
#define FILLH(b) std::unique_ptr<int> bp(new int(42)); int* b = bp.get(); EXPECT_EQ(*b, 42)

TEST(TestZero, StackDefaultInitialization)
{
    { FILL; A a; EXPECT_NE(a.m, 0); } // UB!
    { FILL; B a; EXPECT_NE(a.m, 0); } // UB!
    { FILL; C a; EXPECT_EQ(a.m, 0); }
    { FILL; D a; EXPECT_NE(a.m, 0); } // UB!
    { FILL; E a; EXPECT_NE(a.m, 0); } // UB!
    { FILL; F a; EXPECT_NE(a.m, 0); } // UB!
}

TEST(TestZero, StackValueInitialization)
{
    { FILL; A a = A(); EXPECT_EQ(a.m, 0); }
    { FILL; B a = B(); EXPECT_EQ(a.m, 0); }
    { FILL; C a = C(); EXPECT_EQ(a.m, 0); }
    { FILL; D a = D(); EXPECT_NE(a.m, 0); } // UB!
    { FILL; E a = E(); EXPECT_EQ(a.m, 0); }
    { FILL; F a = F(); EXPECT_NE(a.m, 0); } // UB!
}

TEST(TestZero, StackListInitialization)
{
    { FILL; A a{}; EXPECT_EQ(a.m, 0); }
    { FILL; B a{}; EXPECT_EQ(a.m, 0); }
    { FILL; C a{}; EXPECT_EQ(a.m, 0); }
    { FILL; D a{}; EXPECT_NE(a.m, 0); } // UB!
    { FILL; E a{}; EXPECT_EQ(a.m, 0); }
    { FILL; F a{}; EXPECT_NE(a.m, 0); } // UB!
}

TEST(TestZero, HeapDefaultInitialization)
{
    { FILLH(b); A* a = new (b) A; EXPECT_EQ(a->m, 42); } // ~UB
    { FILLH(b); B* a = new (b) B; EXPECT_EQ(a->m, 42); } // ~UB
    { FILLH(b); C* a = new (b) C; EXPECT_EQ(a->m, 0);  }
    { FILLH(b); D* a = new (b) D; EXPECT_EQ(a->m, 42); } // ~UB
    { FILLH(b); E* a = new (b) E; EXPECT_EQ(a->m, 42); } // ~UB
    { FILLH(b); F* a = new (b) F; EXPECT_EQ(a->m, 42); } // ~UB
}

TEST(TestZero, HeapValueInitialization)
{
    { FILLH(b); A* a = new (b) A(); EXPECT_EQ(a->m, 0);  }
    { FILLH(b); B* a = new (b) B(); EXPECT_EQ(a->m, 0);  }
    { FILLH(b); C* a = new (b) C(); EXPECT_EQ(a->m, 0);  }
    { FILLH(b); D* a = new (b) D(); EXPECT_EQ(a->m, 42); } // ~UB
    { FILLH(b); E* a = new (b) E(); EXPECT_EQ(a->m, 0);  }
    { FILLH(b); F* a = new (b) F(); EXPECT_EQ(a->m, 42); } // ~UB
}

TEST(TestZero, HeapListInitialization)
{
    { FILLH(b); A* a = new (b) A{}; EXPECT_EQ(a->m, 0);  }
    { FILLH(b); B* a = new (b) B{}; EXPECT_EQ(a->m, 0);  }
    { FILLH(b); C* a = new (b) C{}; EXPECT_EQ(a->m, 0);  }
    { FILLH(b); D* a = new (b) D{}; EXPECT_EQ(a->m, 42); } // ~UB
    { FILLH(b); E* a = new (b) E{}; EXPECT_EQ(a->m, 0);  }
    { FILLH(b); F* a = new (b) F{}; EXPECT_EQ(a->m, 42); } // ~UB
}

int main(int argc, char **argv)
{
    ::testing::InitGoogleTest(&argc, argv);
    return RUN_ALL_TESTS();
}

提到UB!的地方是未定义的行为，实际行为可能取决于许多因素（a.m可能等于42、0或其他垃圾）。从理论上讲，~UB的位置也是未定义的行为，但是在实践中，由于使用了新的位置，因此a->m等于42以外的其他值的可能性很小。

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