每周技巧 #172：指定初始化器

本文翻译自 Abseil 官网的 Tip of the Week #172: Designated Initializers。

原文最初作为 TotW #172 发布于 2019 年 12 月 11 日。

作者：Aaron Jacobs

更新于 2020 年 4 月 6 日。

快捷链接：abseil.io/tips/172

指定初始化器是 C++20 标准中的一种语法，用于以紧凑、可读、可维护的方式指定结构体内容。相比下面这种重复写法：

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struct Point {
  double x;
  double y;
  double z;
};

Point point;
point.x = 3.0;
point.y = 4.0;
point.z = 5.0;

可以用指定初始化器写成：

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Point point = {
    .x = 3.0,
    .y = 4.0,
    .z = 5.0,
};

这稍微减少了重复，但更重要的是，它可以用于更多上下文。例如，它意味着结构体可以被设为 const，而不必使用别扭的变通写法：

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// 向读者表明，在这段可能更复杂的代码中，这个结构体永远不会变化。
const Point character_position = { .x = 3.0 };

它也可以直接用于函数调用，而不需要向作用域中引入额外标识符：

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std::vector<Point> points;
[...]
points.push_back(Point{.x = 3.0, .y = 3.0});
points.push_back(Point{.x = 4.0, .y = 4.0});

语义

指定初始化器是聚合初始化的一种形式，因此只能用于聚合类型。这大致意味着“没有用户提供的构造函数或虚函数的 struct 或 class”，而在典型 Google 风格中，这大致也是我们会使用 struct 而不是 class 的场景。

C++20 指定初始化器的语义和你基于其他 C++ 特性（比如构造函数的成员初始化列表）所预期的差不多。显式提到的字段会按照顺序用给定表达式初始化；对于你希望采用“默认”行为的字段，可以省略：

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Point point = {
    .x = 1.0,
    // y 将是 0.0
    .z = 2.0,
};

上面的“默认”是什么意思？除 union 等特殊情况外，答案是：

• 如果结构体定义中包含默认成员初始化器（例如字段定义形如 std::string foo = "default value";），则使用它。
• 否则该字段会像使用 = {} 一样初始化。实践中，这意味着普通数据类型会得到零值，更复杂的类会得到一个默认构造的实例。

这通常是最不令人意外的行为。细节可参见标准。

一点历史和语言冷知识

指定初始化器自 C99 起就是 C 语言标准的一部分，并且在那之前编译器也已经把它作为非标准扩展提供。但直到最近它都不是 C++ 的一部分：这是 C 不是 C++ 子集的一个显著例子。因此，Google 风格指南过去说过不要使用它们。

二十年后，情况终于改变了：指定初始化器现在已经是 C++20 标准的一部分。

与 C 版本相比，C++20 形式的指定初始化器有一些限制：

• C++20 要求字段在指定器中的列出顺序与它们在结构体定义中的顺序一致（所以 Point{.y = 1.0, .x = 2.0} 不合法）。C 没有这个要求。
• C 允许混合使用指定和非指定初始化器（Point{1.0, .z = 2.0}），但 C++20 不允许。
• C 支持一种用于稀疏初始化数组的语法，称为“数组指定器”。这不是 C++20 的一部分。