【C++11】列表初始化initializer_list深度剖析

一、C++的发展史

C++11 是 C++ 的第二个主要版本，并且是从 C++98 起的最重要更新。它引入了大量更改，标准化了既有实践，并改进了对C++程序员可用的抽象。在它最终由 ISO 在 2011 年 8月12日采纳前，人们曾使⽤名称“C++0x”，因为它曾被期待在 2010 年之前发布。C++03 与 C++11 期间花了 8 年时间，故而这是迄今为止最长的版本间隔。从那时起，C++ 有规律地每 3 年更新一次。

二、列表初始化

1. 出现的问题

在C++98中，我们可以用{}初始化数组和结构体。

int arr[] = {1,2,3}; struct Point { int x; int y; }; Point p = {1,2};

但是我们不能这样初始化类对象：

string s = {"hello"}; // C++98不支持

2. C++11的列表初始化

为了解决C++98中列表初始化的问题，C++11的列表初始化应运而生，它可以应用于任何数据类型的初始化，实现了初始化方式的统一。

• 这个初始化内置类型支持，自定义类型也支持，自定义类型本质是类型转换，中间会产生临时对象，最后优化了以后变成直接构造。
• {}初始化的过程中，可以省略掉=
• C++11列表初始化的本意是想实现一个大统一的初始化方式，其次他在有些场景下带来的不少便利，如容器push/insert多参数构造的对象时，{}初始化会很方便

2.1 内置类型的初始化

int a=2; int b{2};

列表初始化与普通的初始化完全一样，我们可以看看它们底层的汇编语言：

可见它们没的汇编语言一模一样，没有任何区别。

2.2 自定义类型的初始化

class Date { public: Date(const int year,const int month,const int day) :_year(year),_month(month),_day(day) { cout << "Date(const int year,const int month,const int day)"<<endl; } Date(const Date& d) :_year(d._year), _month(d._month), _day(d._day) { cout << "Date(const Date& d)" << endl; } private: int _year; int _month; int _day; }; int main() { Date d1(2026, 6, 22); Date d2 = { 2026,6,22 }; return 0; }

自定义类型也是一样的，列表初始化与普通初始化没有区别：
如果在编译器不优化的情况下，对于：

Date d2 = { 2026,6,22 };

编译器会先先生成一个{2026,6,22}的临时变量，再拷贝给d2。编译器采取了优化，它会直接构造{2026,6,22}的对象d1。
我们可以运行以上代码验证：

只有两个构造，没有拷贝，印证了之前的结论。

const Date& d2 = { 2026, 6, 22 };

对于d2，它引用的是{2026,6,22}产生的临时对象，临时对象具有常性，是一个右值，必须要加const，至于右值的概念，下一节会详细讲述。
对于类型转换，C++98支持单参数类型转换，可以省去{}

//在构造函数后两个参数为缺省值的情况下 Date d3 = { 2026 }; //C++11列表初始化 Date d4 = 2026; //C++98单参数

对于列表初始化来讲，可以省略“=”，但是C++98的单参数类型转换不能省略“=”。

Date d3{ 2026 }; //C++11可行 Date d4 2026; //C++98不支持

2.3 STL中的应用

我们就以vector的push_back为例：

vector<Date> v; v.push_back(Date{ 2026,6,22 }); v.push_back({ 2026,6,22 });

我们在一个vector< Date >中插入数据，如果不使用初始化列表的话我们是创建一个匿名对象再进行插入；那么现在我们可以直接省略Date，直接插入{}。

三、std::initializer_list

1. 什么是initializer_list

我们先看一行代码：

Date d2 = { 2026,6,22 }; vector<int> v1{ 1,2,3,4,5 };

这两个看上去好像是同一种语法，但是它们在底层调用上有所区别。
对于Date来讲，编译器看到{ 2026,6,22 }，它会匹配到Date(int,int,int)的构造函数，直接构造。
对于vector来讲，编译器看到{1,2,3,4,5}，它会匹配到vector(initializer_list)
引入正题，initializer_list就是C++11 提供的一个轻量级容器，之前我们也有提到过。我们先来看看它的声明：

它的接口也是非常的精简：

2. 底层与迭代器

它的底层结构大概是这样：

template<class T> class initializer_list { public: typedef const T* iterator; typedef const T* const_iterator; iterator begin() const { return _first; } iterator end() const { return _last; } size_t size() const { return _last - _first; } private: const T* _First; const T* _Last; };

它实际上就是_First和_Last两个指针，两指针分别指向数据头和尾的下一个，它的本质就是一个只读区间。它里面有begin和end两个迭代器，因此它支持范围for。它的内层是开辟在栈区的。

3. vector的情形

当我们调用：

vector<int> v1{ 1,2,3,4,5 };

编译器匹配vector(initializer_list)，实际情况下，编译器直接将列表里的数给v1，而不产生额外的开销。

4. 总结

要注意：initializer_list本身不存储数据，只是对编译器生成的临时数组进行包装。它内部仅维护[first,last)两个指针，其迭代器本质就是const T*。