C++ initializer_list

August 14, 2021. A Saturday

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initializer_list 是 C++11 开始通过标准模板库（STL）提供的一个类模板，它使函数能够非常轻松的使用同类不定长参数。

根据上文 C++ 聚合类，字面值常量类和 constexpr 构造函数已经知道了 constexpr 构造函数的使用方法，而 initializer_list 就是使用 constexpr 构造函数，并且配合编译期的“黑魔法”来实现的“模板”。

G++ 11 中 initializer_list 实现如下：

//G++ 11 initializer_list

namespace std {
  template<class _E>
    class initializer_list {
    public:
      typedef size_t         size_type;
      typedef const _E*     const_iterator;

    private:
      iterator            _M_array;
      size_type            _M_len;

      // The compiler can call a private constructor.
      constexpr initializer_list(const_iterator __a, size_type __l)
      : _M_array(__a), _M_len(__l) { }

    public:
      constexpr initializer_list() noexcept
      : _M_array(0), _M_len(0) { }

      // Number of elements.
      constexpr size_type size() const noexcept { return _M_len; }

      // First element.
      constexpr const_iterator egin() const noexcept { return _M_array; }

      // One past the last element.
      constexpr const_iterator end() const noexcept { return begin() + size(); }
    };
}

代码非常简单：

使用类模板去定义通用数据类型 _E
成员包括一个起始指针和一个元素个数
所有成员函数都是 constexpr 函数
使用 constexpr 构造函数并且使用初始化列表进行构造

以上这些特性使 initializer_list 为字面值常量类，使得编译期可以在编译期尽情优化。

而其中有一个编译期的 黑魔法 ，是那个私有 constexpr 构造函数，这个函数是被编译器使用的（而不是自己调用）。

通过代码你会发现，initializer_list 的 迭代器为简单的 const 指针 ，也就代表其中每个元素都是相同的类型。

标准库中许多容器都添加了 initializer_list 类模板作为构造函数的参数，使其能够在初始化阶段同时装填多个数据。

那么自定义的类也可以使用 initializer_list：

class FooVector
{
    std::vector<int> content_;

public:
    FooVector(std::initializer_list<int> list)
    {
        for (auto it :list)
        {
            content_.push_back(it);
        }
    }
};

int main(){
    FooVector foo = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    FooVector foo2{ 1, 2, 3, 4, 5 };
    FooVector foo3({ 1, 2, 3, 4, 5 });
}

由于 initializer_list 有自己的迭代器（或者重载全局迭代器） ，并且指针作为迭代器能递增，能解引用，能判断不等，所以其 支持范围 for 循环 。

上面我说到，迭代器的有参构造函数属于编译期的 黑魔法 ，所以 initializer_list 不能作为函数的返回值类型（不能复制或者移动）。

initializer_list 还可作为函数参数，用法和构造函数类似，只不过不用赋值运算符，而是用函数调用运算符（类似 foo3）。

最后要注意的是，使用 initializer_list 初始化并不是聚合初始化 ，这两个概念不能混用。