默认构造函数是否始终初始化所有成员

Does a default constructor always initialize all members?

本文关键字：成员 初始化 构造函数 是否 默认      更新时间：2023-10-16

我可以发誓我不记得以前见过这个，而且我很难相信自己的眼睛：

非聚合类的隐式定义的默认构造函数是否初始化其成员？

在 Visual C++ 中，当我运行这个看起来无辜的代码时......

#include <string>
struct S { int a; std::string b; };
int main() { return S().a; }

。令我惊讶的是，它返回了一个非零值！但是如果我删除字段b，那么它返回零。

我已经在我能得到的所有版本的 VC++ 上尝试过这个，它似乎在所有版本上都这样做了。

但是当我在 Clang 和 GCC 上尝试时，无论我在 C++98 模式还是 C++11 模式下尝试，值都初始化为零。

什么是正确的行为？不是保证为零吗？

引用

C++11：

5.2.3 显式类型转换（函数表示法） [expr.type.conv]

2 表达式 T() ，其中 T 是非数组完整对象类型或（可能符合 cv 的）void 类型的简单类型说明符或类型名说明符，创建指定类型的 prvalue 值，该值初始化（8.5;对于void()情况不进行初始化）。[...]

8.5 初始值设定项 [dcl.init]

7 对类型T的对象进行值初始化意味着：

  • 。
  • 如果 T 是没有用户提供的构造函数的（可能符合 CV 条件的）非联合类类型，则该对象为零初始化，如果 T 隐式声明的默认构造函数是非平凡的，则调用该构造函数。
  • 。

因此，在 C++11 中，S().a 应为零：对象在调用构造函数之前初始化为零，并且构造函数永远不会将 a 的值更改为其他任何值。

在 C++11 之前，值初始化具有不同的描述。引用N1577（大约C++03）：

对 T 类型的对象进行值初始化意味着：

  • 。
  • 如果 T 是没有用户声明构造函数的非联合类类型，则 T 的每个非静态数据成员和基类组件都是值初始化的;
  • 。
  • 否则，对象初始化为零

在这里，S的值初始化没有调用任何构造函数，而是导致其a和b成员的值初始化。然后，该a成员的值初始化导致该特定成员的零初始化。在 C++03 中，结果也保证为零。

甚至更早，进入第一个标准，C++98：

表达式 T() ，其中 T 是非数组完整对象类型或（可能符合 cv 的）void类型的简单类型说明符 （7.1.5.2），创建指定类型的 rvalue，其值由默认初始化确定（8.5;对于void()情况不进行初始化）。

默认初始化类型为 T 的对象意味着：

  • 如果T是非 POD 类类型（子句 9），则调用 T 的默认构造函数（如果T没有可访问的默认构造函数，则初始化格式不正确）;
  • 。
  • 否则，对象的存储初始化为零。

因此，基于第一个标准，VC++ 是正确的：当您添加 std::string 成员时，S成为非 POD 类型，并且非 POD 类型不会获得零初始化，它们只是调用了它们的构造函数。隐式生成的 S 默认构造函数不会初始化a成员。

所以所有的编译器都可以说是正确的，只是遵循不同版本的标准。

正如@Columbo在评论中报告的那样，更高版本的VC++确实会导致a成员根据C++标准的最新版本进行初始化。

（第一部分的所有引文均来自N3337，C++11 FD，编辑更改）

我无法在 rextest 上使用 VC++ 重现该行为。据推测，该错误（见下文）已经在他们使用的版本中修复，但在您的版本中未修复 - @Drop报告说最新版本VS 2013 Update 4未能通过断言 - 而VS 2015预览版通过了它们。

只是为了避免误解：S确实是一个聚合体。[dcl.init.aggr]/1：

聚合是没有用户提供的数组或类（第 9 条） 构造函数 （12.1），没有私有或受保护的非静态数据成员 （条款 11），没有基类（条款 10），也没有虚函数 （10.3）.

不过，这无关紧要。
值初始化的语义很重要。[dcl.init]/11：

一个对象，其初始值设定项是一组空的括号，即 () ，应进行值初始化。

[dcl.init]/8：

对类型为 T 的对象进行值初始化意味着：

  • 如果T是（可能符合 cv 条件的）类类型（第 9 条），没有默认构造函数 （12.1） 或 默认构造函数是用户提供或删除的，则对象是默认初始化的;
  • 如果 T 是一个（可能符合 CV 条件的）类类型，没有用户提供或删除的默认构造函数，则对象为零初始化并检查默认初始化的语义约束，如果T具有非平凡的默认构造函数，则对象默认初始化;
  • [..]

显然，无论b是否S，这都是成立的。因此，至少在 C++11 中，在这两种情况下，a都应该为零。Clang和GCC显示正确的行为。

现在让我们来看看 C++03 FD：

对类型为 T 的对象进行值初始化意味着：

  • 如果T是具有用户声明的构造函数 （12.1） 的类类型（子句 9）[..]
  • 如果 T 是没有用户声明构造函数的非联合类类型，则每个非静态数据成员和基类 T的组件是值初始化的;
  • 如果T是数组类型，则每个元素都是值初始化的;
  • 否则，对象初始化为零

也就是说，即使在 C++03 中（[dcl.init]/11 中的上述引用也存在于/7 中），a在这两种情况下都应该0。
同样，GCC 和 Clang 在 -std=c++03 中都是正确的。

如 hvd 的答案所示，您的版本仅符合 C++98 和 C++98。

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