C++之std::initializer_list详解

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目录

1.引言

2.std::initializer_list的实现原理

3.容器的初始化

4.函数中使用std::initializer_list

5.自定义类型中使用std::initializer_list

6.迭代std::initializer_list

7. 在模板中使用std::initializer_list

8.std::initializer_list的限制

9.总结

1.引言

       std::initializer_list 是 C++11 中的一个特性，它允许你使用花括号 {} 中的值列表来初始化容器或数组。通常用于初始化标准库容器，比如 std::list、std::vector、std::set、std::map 以及数组， 也可以用于包含容器成员的自定义类。

       std::initializer_list可以作用于可变数量的实参：有时我们无法提前预知应该向函数传递几个实参。为了编写能处理不同数量实参的函数，C++11新标准提供了两种主要的方法：如果所有的实参类型相同，可以传递一个名为std::initializer_list的标准库类型；如果实参的类型不同，我们可以编写一种特殊的函数，也就是所谓的可变参数模板。

2.std::initializer_list的实现原理

先看一下它的实现：

  1. template <class _Elem>
  2. class initializer_list {
  3. public:
  4.     using value_type      = _Elem;
  5.     using reference       = const _Elem&;
  6.     using const_reference = const _Elem&;
  7.     using size_type       = size_t;
  8.  
  9.     using iterator       = const _Elem*;
  10.     using const_iterator = const _Elem*;
  11.  
  12.     constexpr initializer_list() noexcept : _First(nullptr), _Last(nullptr) {}
  13.  
  14.     constexpr initializer_list(const _Elem* _First_arg, const _Elem* _Last_arg) noexcept
  15.         : _First(_First_arg), _Last(_Last_arg) {}
  16.  
  17.     _NODISCARD constexpr const _Elem* begin() const noexcept {
  18.         return _First;
  19.     }
  20.  
  21.     _NODISCARD constexpr const _Elem* end() const noexcept {
  22.         return _Last;
  23.     }
  24.  
  25.     _NODISCARD constexpr size_t size() const noexcept {
  26.         return static_cast<size_t>(_Last - _First);
  27.     }
  28.  
  29. private:
  30.     const _Elem* _First;
  31.     const _Elem* _Last;
  32. };
  33.  
  34. // FUNCTION TEMPLATE begin
  35. template <class _Elem>
  36. _NODISCARD constexpr const _Elem* begin(initializer_list<_Elem> _Ilist) noexcept {
  37.     return _Ilist.begin();
  38. }
  39.  
  40. // FUNCTION TEMPLATE end
  41. template <class _Elem>
  42. _NODISCARD constexpr const _Elem* end(initializer_list<_Elem> _Ilist) noexcept {
  43.     return _Ilist.end();
  44. }

从中可以明白：

1）std::initializer_list提供的迭代器都是const _Elem*，因此它不能修改参数的值的。

  1. using iterator       = const _Elem*;
  2. using const_iterator = const _Elem*;

2）当使用花括号初始化语法时，编译器会生成一个 std::initializer_list 对象。这个对象内部实际上包含两个指针：一个指向数组（或类似数组的结构）的开始位置，另一个指向结束位置（即下一个元素的起始位置，但不包括该位置）。

3）由于只存储了两个指针，std::initializer_list 的大小相对固定，通常是两个指针的大小，与它所包含的元素的数量无关。

4）std::initializer_list 对象的生命周期是与其所在的函数或表达式相绑定的。这意味着，一旦离开了初始化列表所在的上下文（如函数参数传递、容器初始化等），std::initializer_list 对象就会失效，其指向的数据也可能不再有效。

5）std::initializer_list内部不存储对象，可以认为它只是实际对象的一个视图。因此，通常不建议将 std::initializer_list 作为类的成员变量存储，因为它不能长期持有数据。

6）它拥有容器部分的特性：迭代器；因此它广泛用于一些容器和数组。

7）std::initializer_list特化了std::begin()和std::end(),使得它的应用场景更加广泛。

8）它也常用于函数参数，特别是当函数需要处理多个同类型参数时，使用 std::initializer_list 可以使函数接口更加简洁和灵活。

3.容器的初始化

使用std::initializer_list可以方便地初始化STL容器。在STL的很多容器都支持用std::initializer_list来构造，包括 std::list、std::vector、std::set、std::map等，如：

std::vector的构造函数：

  1. _CONSTEXPR20_CONTAINER vector(initializer_list<_Ty> _Ilist, const _Alloc& _Al = _Alloc())
  2.         : _Mypair(_One_then_variadic_args_t{}, _Al) {
  3.         auto&& _Alproxy = _GET_PROXY_ALLOCATOR(_Alty, _Getal());
  4.         _Container_proxy_ptr<_Alty> _Proxy(_Alproxy, _Mypair._Myval2);
  5.         _Range_construct_or_tidy(_Ilist.begin(), _Ilist.end(), random_access_iterator_tag{});
  6.         _Proxy._Release();
  7.     }

std::list的构造函数：

  1. list(initializer_list<_Ty> _Ilist) : _Mypair(_Zero_then_variadic_args_t{}) 
  2. {
  3.     _Construct_range_unchecked(_Ilist.begin(), _Ilist.end());  
  4. }

std::map的构造函数：

  1. map(initializer_list _Ilist) : _Mybase(key_compare())
  2. {
  3.     insert(_Ilist);
  4. }

std::set的构造函数：

  1. set(initializer_list _Ilist) : _Mybase(key_compare()) 
  2. {
  3.     this->insert(_Ilist);
  4. }

等等，示例如下：

  1. std::vector<int> a = {13, 32, 43, 54, 56};
  2. std::set<int> b= {1, 2, 33, 4, 5, 2};
  3. std::map<int, char> c= {{13, a}, {24, b}, {3666, c}};

4.函数中使用std::initializer_list

可以将 std::initializer_list 用作函数的参数，以便在函数调用时传递一组值。例如：

  1. void func(std::initializer_list<int> values) {
  2.     // 使用初始化列表中的值
  3.     for (const auto& value : values) {
  4.         // 处理每个值
  5.     }
  6. }
  7.  
  8. // 调用函数
  9. func({13, 24, 35, 34, 52});

5.自定义类型中使用std::initializer_list

类的构造函数可以接受 std::initializer_list 参数，以便在创建对象时使用初始化列表进行初始化。例如：

  1. class MyContainer {
  2. public:
  3.     MyContainer(std::initializer_list<int> list) : data(list) {
  4.         std::cout << "MyContainer initialized with " << data.size() << " elements." << std::endl;
  5.     }
  6.  
  7. private:
  8.     std::vector<int> data;
  9. };
  10.  
  11. MyContainer c = {1, 2, 3, 4};

6.迭代std::initializer_list

可以使用范围基于的for循环或迭代器来遍历std::initializer_list。例如：

  1. std::initializer_list<int> list = {1, 2, 3, 4};
  2.  
  3. for (int n : list) {
  4.     std::cout << n << " ";
  5. }
  6. std::cout << std::endl;
  7.  
  8. for (auto it = list.begin(); it != list.end(); ++it) {
  9.     std::cout << *it << " ";
  10. }
  11. std::cout << std::endl;

7. 在模板中使用std::initializer_list

std::initializer_list在模板编程中也很有用，允许创建接受不定数量参数的泛型函数或类。例如：

  1. template<typename T>
  2. void printAll(std::initializer_list list) {
  3.     for (const auto& item : list) {
  4.         std::cout << item << " ";
  5.     }
  6.     std::cout << std::endl;
  7. }
  8.  
  9. printAll({1, 2, 3, 4});
  10. printAll({"1241", "23525", "3252352"});

8.std::initializer_list的限制

1) std::initializer_list只能存储相同类型的元素。

2)  std::initializer_list内的元素不能被修改（它们是常量）。

  1. std::initializer_list<int> list = {1, 2, 3, 4};
  2. // list[0] = 10; // 错误：不能修改initializer_list中的元素

9.总结

从上面可以看到，使用std::initializer_list的优点：

1) 灵活性和扩展性：std::initializer_list可以用在任何需要可变数量参数的函数中，提供了高度的灵活性和扩展性。例如，你可以写一个接受std::initializer_list 参数的函数，让它可以接受任意数量的元素进行初始化。

2) 比 std::vector 更轻量和高效:  当你使用std::initializer_list作为形参时，在值传递过程中，只包括一个指向初始化列表元素的指针和一个表示元素数量的整数。

参考：

std::initializer_list - cppreference.com

注：本文转载自blog.csdn.net的流星雨爱编程的文章"https://blog.csdn.net/haokan123456789/article/details/137569063"。版权归原作者所有，此博客不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。如有侵权，请联系我们删除。
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