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C++-initializer_list

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简介

std::initializer_list 是C++11提供的新类型，是一个访问 const T 类型对象数组的轻量代理对象，是一个模板类

类模板

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template< class T >
class initializer_list;

自动构造

以下情况下 initializer_list 会自动构造：

1. 用花括号初始化器列表列表初始化一个对象，其中对应构造函数接受一个 std::initializer_list 参数

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template< class T >
class Soul
{
public:
    vector<T> v;
    Soul(initializer_list<T> l) : v(l) {};
};
int main()
{
    Soul<int> s{1, 2, 3, 4, 5};
}

构造时反汇编为：

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...
00007FF7F5004BE6  call        std::initializer_list<int>::initializer_list<int> (07FF7F500143Dh)  
...

由此可以看出调用了 initalizer_list 的自动构造

2. 以花括号初始化器列表为赋值的右运算数，或函数调用参数，而对应的赋值运算符/函数接受 std::initializer_list 参数

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template< class T >
class Soul
{
public:
    vector<T> v;
    void append(initializer_list<T> l)
    {
        for (auto i = std::begin(l); i != std::end(l); ++i)
            v.push_back(*i);
    }
};
int main()
{
    Soul<int> s;
    s.append({ 1,2,3,4,5 });
}

s.append部分反汇编为：

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...
00007FF7F0B6900B  call        std::initializer_list<int>::initializer_list<int> (07FF7F0B6143Dh)  
...

由此可以看出调用了 initalizer_list 的自动构造

3. 绑定花括号初始化器列表到 auto ，包括在范围 for 循环中

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for(auto i : {1, 2, 3, 4, 5})
{
    //do something...
}

for 循环部分反汇编为:

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...
00007FF76F5E92DD  call        std::initializer_list<int>::initializer_list<int> (07FF76F5E143Dh)  
...
00007FF76F5E92EE  call        std::initializer_list<int>::begin (07FF76F5E15D7h)  
...
00007FF76F5E92FE  call        std::initializer_list<int>::end (07FF76F5E1708h) 
...

由此可以看出调用了 initalizer_list 的自动构造

成员函数

  1. size() - 返回 initializer_list 中的元素数目
  2. begin() - 返回指向首元素的指针
  3. end() - 返回指向末元素后一位置的指针

非成员函数

对 std::initializer_list 重载的自由函数模板

  1. std::rbegin() (C++14)
  2. std::rend() (C++14)
  3. std::crbegin() (C++14)
  4. std::crend() (C++14)
  5. std::empty() (C++17)
  6. std::data() - 获得指向底层数组的指针，但返回的指针为 const (C++17)

initalizer_list 原理分析

首先看 initalizer_list 的构造函数

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constexpr initializer_list(const _Elem *_First_arg,
		const _Elem *_Last_arg) noexcept
		: _First(_First_arg), _Last(_Last_arg)
		{	// construct with pointers
		}
}

从上分析，initializer_list没有类似initializer_list(int, int, int, …)的构造函数，那么对于initializer_list li = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 }是怎么初始化的呢

查看其反汇编（此处为vs-v141-x64）

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    initializer_list<int> l = { 1,2,3,4,5,6 };
00007FF69B7F1D7B  mov         dword ptr [rbp+38h],1  
00007FF69B7F1D82  mov         dword ptr [rbp+3Ch],2  
00007FF69B7F1D89  mov         dword ptr [rbp+40h],3  
00007FF69B7F1D90  mov         dword ptr [rbp+44h],4  
00007FF69B7F1D97  mov         dword ptr [rbp+48h],5  
00007FF69B7F1D9E  mov         dword ptr [rbp+4Ch],6  
00007FF69B7F1DA5  lea         rax,[rbp+50h]  
00007FF69B7F1DA9  mov         r8,rax  
00007FF69B7F1DAC  lea         rdx,[rbp+38h]  
00007FF69B7F1DB0  lea         rcx,[l]  
00007FF69B7F1DB4  call        std::initializer_list<int>::initializer_list<int> (07FF69B7F143Dh)

可以看出其原理为：

  1. 在栈上分配一个数组
  2. 获得数组其首地址和最后一个地址的下一位[ rbp+50h, rbp+38h ]，栈上地址为由高到低
  3. 然后调用函数initializer_list(const _Elem *_First_arg, const _Elem *_Last_arg) noexcept