Что такое инициализация данного
Инициализация – это что такое? Для чего она проводится? Какие следствия её осуществления? Что делать при возникновении ошибок? Эти и множество иных вопросов мы рассмотрим в рамках данной статьи.
Общая информация
Для начала давайте разберёмся, что же собой представляет инициализация. Это обозначение используется для создания, активации, подготовке к работе и определению параметров программного обеспечения или аппаратной составляющей. Иными словами, они приводятся в состояние готовности к использованию. Процесс инициализации всегда направлен извне по отношению к объекту управления (программе или устройству). Он необходим для того, чтобы определить параметры и правила работы.
Примеры инициализации
Давайте представим несколько реальных ситуаций и разберёмся с ними. Итак, как, к примеру, выглядит процесс инициализации подсистемы печати, которая выводит данные на бумагу? Первоначально определяется, какое устройство будет работать. Учитываются все особенности, вроде формата печати, использования цветов, максимального разрешения и прочее. Чтобы получить такую информацию, устройство следует активировать, подав на него питание и управляющий сигнал. С помощью последнего и будут запрошены доступные параметры работы или запущен процесс сканирования возможностей. И полученные данные будут переданы в системный блок, где, после обработки, они будут представлены пользователю в виде вариантов печати, что доступны для оборудования. А что собой представляет инициализация программы? Так называется процесс, во время которого переменные устанавливаются в начальные значения или в ноль перед тем, как программа будет выполнена. Если же говорить, допустим, о магнитном диске, то в его случае это подразумевает запись управляющей информации и последующее форматирование.
Поговорим о программах
Как видите, инициализация – это важный аспект взаимодействия с информационными технологиями. Давайте рассмотрим, как же происходит этот процесс на примере загрузочной программы EXE. Итак, первоначально необходимо передать «Ассемблеру» указания, в которых будет иметься и соответствовать действительности информация про сегментные регистры. Затем сохраняется адрес в стеке, что находится в регистре DS. После этого он обнуляется. И в завершение – в регистр загружается адрес нужного сегмента данных. Когда работает «Ассемблер», то он может определять наличие смещений в отдельных областях. При этом перед загрузочным модулем включается 256-байтная область, которая известна ещё как префикс программного сегмента PSP. Чтобы установить адрес её начальной точки используется регистр DS. Пользовательская программа сохраняет адрес, помещая его в стек с последующим возвратом в DOS. И здесь часто возникает ошибка инициализации. Почему? Дело в том, что системе требуется, чтобы следующее значение было нулевым адресом стека. Для этого необходимо, чтобы с помощью специальной команды был очищен регистр AX. Если этого не сделать, то возникают проблемы. Когда же может возникнуть ошибка инициализации? При использовании нелицензионного программного обеспечения, когда не был произведён качественный взлом, или же, когда она запускается просто на разных операционных системах, и были перемещены адреса системных регистров.
Когда могут возникать проблемы?
Это весьма интересный вопрос, на который всё же нужно дать ответ, раскрыть его полностью. Рассмотрим, что собой представляет инициализация Windows. Первоначально подгружается базовая система ввода/вывода. И уже БСВВ инициализирует операционную систему. Если нет конфликтов с системными регистрами, то всё подгружается без проблем и так же функционирует. Но, допустим, была установлена пиратская операционная система. И пришло заводское обновление. Если согласиться на предложение его установить, то будет заменена часть информации, которая позволяет работать. И из-за внутренних механизмов безопасности функционирование будет блокировано. Иными словами, повреждение конфигурации любой программы – это самая частая причина того, что инициализация не возможна. Но, к счастью, это относится разве что к более старым версиям, нежели Windows 10, которая была сделана бесплатной. А сейчас давайте обратим внимание к аппаратной составляющей.
Как работает жесткий диск?
Поговорим о месте, где хранятся все наработанные нами данные. Инициализация жесткого диска включает в себя стартовую подготовку механики, определение в базовой системе ввода/вывода и активацию главной загрузочной записи. Последняя выступает в качестве главного управляющего звена, от которого зависит очередность обработки файлов, что составляют операционную систему. Если возникнет сбой в области главной загрузочной записи, то будет прекращено функционирование ОС и, соответственно, жесткий диск будет считаться не инициализированным. Следует отметить, что ошибка в данном случае может быть полной или же частичной. В первом случае запуск программного обеспечения будет прерываться текстовым сообщением, что уведомит о наличии проблем. И, соответственно, инициализация жесткого диска не будет проведена. Во втором случае операционная система может работать довольно корректно. Но всё же, часть данных будет недоступна для просмотра. Оба варианта требуют квалифицированной диагностики проблем.
Тестирование
Итак, мы знаем, что собой представляет инициализация. Это постепенно подводит к такому вопросу – а что делать в случае проблем? Первоначально необходимо протестировать проблему. Это можно сделать и вручную, разбираясь с теми ошибками, что выводит компьютер, или же воспользоваться любым некоммерческим продуктом соответствующего профиля. Многие считают, что они не удобны в плане использования и информативности и предпочитают использовать базовую систему ввода/вывода. В пользу последней следует отметить систематичность и методичность перебора информации, и высокую результативность подобного тестирования. К тому же, проверка в таких случаях проводится внимательно и небольшими «порциями» загрузочной области, причем – по битах. Если всё было перепробовано, а система не работает, то появляется сообщение о критическом сбое. В случае работы с программой выводится информация о проблеме.
Восстановление
С обычными программами всё просто. Можно попробовать переустановить её или же сделать восстановление системы. Если же говорить о проблемах аппаратуры, то тут немного сложней. Рассмотрим ситуацию на примере всё того же жесткого диска. Первоначально следует убедиться, что он вообще работает. Для этого его необходимо послушать. В случае неисправности, его, пожалуй, лучше выбросить и купить новый, ибо помочь тут можно только с помощью специализированной аппаратуры. Если он издаёт стандартные звуки, то следует:
Заключение
Вот и было рассмотрено, что же собой представляет инициализация. Частные примеры и случаи можно рассматривать ещё долго и упорно, но, увы, размеры статьи ограничены. Главное – что был рассмотрен сам механизм этого процесса.
Многие пользователи компьютерной и мобильной техники достаточно часто сталкиваются с термином «инициализация». Что такое инициализация, в основном мало кто себе представляет. Поэтому стоит попытаться восполнить этот пробел в знаниях, приведя конкретные примеры.
Инициализация – что такое в общем понимании
Под инициализацией, исходя из трактовок, предлагаемых множеством уважаемых интернет-ресурсов, подразумевается определение параметров или конфигурации, подготовка к работе, процессы активации и т. д. Иногда этот термин обозначается еще как инициация, но его толкование больше соответствует созданию, запуску или старту чего-то.
Инициализация, как некий процесс определения заданных параметров или их значений, в равной степени может применяться и к программным, и к аппаратным компонентам компьютерной системы.
Для чего нужна инициализация, что такое инициализация в каждом конкретном случае, можно понять на простейших ситациях. Например, пользователь решил поменять себе винчестер, купил новый, установил в компьютер, а он не работает. Почему? Да только потому, что система автоматически не может определить его рабочие параметры, то есть, грубо говоря, не понимает, как с ним работать. Вот тут и требуется инициализация диска, чтобы ОС, так сказать, восприняла его характеристики и могла определить методику обращения к нему. Об этом будет рассказано подробно.
Основные направления инициализации
Среди основных или даже приоритетных направлений, которые подразумеваются инициализацией, в большинстве случаев выделяют следующие:
Конечно, это только основные типы, ведь, если хорошенько покопаться в дебрях компьютерных процессов, таких направлений можно выделить намного больше. Например, сюда же можно отнести определение начальных характеристик процессоров или оперативной памяти в первичной системе ввода/вывода BIOS, или даже подготовку операционной системы к запуску. Но ввиду сложности технического описания, которое, по большому счету, обычному пользователю не нужно, данный вопрос затрагиваться не будет.
Поэтому, особо не вдаваясь в технические особенности процессов, остановимся на каждом конкретном случае отдельно.
Каким образом происходит инициализация программы
Считается, что в вопросе инициализации приложений приоритетными процессами являются задание корректных начальных переменных или установка их значений равными нулю. Сюда относятся всевозможные переключатели, счетчики, адреса и т. д.
Например, для ассемблерных программ, представленных в большинстве случаев исполняемыми файлами форматов COM и EXE, процесс инициализации состоит из четырех основных этапов:
При обработке соответствующих массивов данных процесс имеет циклический характер, когда значения в массив, начинающийся с переменной со значением 0 или 1, попадают только после прохождения полного цикла и по мере выполнения приложения. И циклов может быть ровно столько, сколько переменных содержит весь массив.
Вопросы инициализации жестких дисков
С инициализацией винчестеров дело обстоит несколько проще. Некоторые источники утверждают, что суть процесса сводится к форматированию. Это не так.
Инициализация диска на начальной стадии, если использовать средства Windows-систем, производит определение нового раздела путем сопоставления атрибутов загрузочных записей (MBR или GPT).
Далее применяется процесс создания простого тома, указание действительного размера, присвоение литеры (чтобы система «увидела» диск), а только потом начинается форматирование с выбором соответствующей файловой системы (в большинстве случаев NTFS).
На этом этапе и завершается инициализация. Что такое инициализация в данном случае? Это комплекс мер по установке параметров винчестера, а не единичный процесс, как утверждают некоторые.
Подсистема печати
Для подсистемы печати процесс инициализации состоит в том, чтобы изначально определить, какое именно устройство будет использовано, а после подачи на него сигнала просканировать его возможности, включая установку возможного размера бумаги, применения определенного количества цветов, поддерживаемые форматы печати, максимальное разрешение и т. д.
Эти параметры и используются для установок подсистемы печати. Таким образом, приведенный в начальное состояние принтер будет работать корректно и без сбоев.
Инициализация на мобильных устройствах
Что касается мобильной техники, здесь зачастую используется так называемая строка инициализации, в которой прописываются значения параметров модемов при настройке подключения к интернету через мобильного оператора.
Как правило, вводимое значение всегда имеет один и тот же вид – AT+CGDCONT=1,»IP»,»Название оператора или его интернет-ресурс». Но это касается только тех случаев, когда предполагается производить выход в интернет на компьютере через модем подключаемого мобильного устройства.
Ошибки инициализации и методы их устранения
Наконец, стоит отметить, что во всех приведенных примерах может возникнуть ошибка инициализации. Что делать в такой ситуации? В случае с жесткими дисками или устройствами для съемных носителей самым простым выходом станет проверка подключений к материнской плате.
Инициализация
Инициализация (от англ. initialization, инициирование) — создание, активация, подготовка к работе, определение параметров. Приведение программы или устройства в состояние готовности к использованию. [1]
Термин употребляется как для программных, так и для аппаратных средств.
Действие инициализации направлено извне по отношению к инициализируемому объекту (программе, устройству) и необходимо для определения параметров и правил работы с ним.
Примеры
См. также
Примечания
Полезное
Смотреть что такое «Инициализация» в других словарях:
инициализация — инициирование Словарь русских синонимов. инициализация сущ., кол во синонимов: 2 • инициирование (4) • … Словарь синонимов
инициализация — Приведение областей памяти в состояние, исходное для последующей обработки или размещения данных. [ГОСТ 19781 90] инициализация Присваивание начальных значений переменным программы [ГОСТ 28397 89] Тематики обеспеч. систем обраб. информ.… … Справочник технического переводчика
Инициализация — 37. Инициализация Initialize Присваивание начальных значений переменным программы Источник: ГОСТ 28397 89: Языки программирования. Термины и определения оригинал документа 3. Инициализация Приведен … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
инициализация — iniciacija statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. initialization; initializing; initiating; initiation vok. Initialisieren, n; Initialisierung, f rus. инициализация, f; инициирование, n; присваивание начального значения, n pranc.… … Automatikos terminų žodynas
инициализация — инициализ ация, и … Русский орфографический словарь
инициализация — (1 ж), Р., Д., Пр. инициализа/ции … Орфографический словарь русского языка
инициализация — Элктроникада: программага башлангыч параметрлар бирү … Татар теленең аңлатмалы сүзлеге
инициализация — инициал/из/аци/я [й/а] … Морфемно-орфографический словарь
инициализация (периферийного устройства) — Операция, необходимая для установки периферийного устройства в исходное положение и выполняемая до начала использования носителя данных или начала реализации процесса. [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ … Справочник технического переводчика
инициализация (спутникового приемника) — Процедура измерений для предварительного разрешения неоднозначности перед началом спутниковых определений в кинематическом режиме. [РТМ 68 14 01] Тематики спутниковая технология геодезических работ Обобщающие термины методы спутниковых… … Справочник технического переводчика
Инициализация в современном C++
Общеизвестно, что семантика инициализации — одна из наиболее сложных частей C++. Существует множество видов инициализации, описываемых разным синтаксисом, и все они взаимодействуют сложным и вызывающим вопросы способом. C++11 принес концепцию «универсальной инициализации». К сожалению, она привнесла еще более сложные правила, и в свою очередь, их перекрыли в C++14, C++17 и снова поменяют в C++20.
Под катом — видео и перевод доклада Тимура Домлера (Timur Doumler) с конференции C++ Russia. Тимур вначале подводит исторические итоги эволюции инициализации в С++, дает системный обзор текущего варианта правила инициализации, типичных проблем и сюрпризов, объясняет, как использовать все эти правила эффективно, и, наконец, рассказывает о свежих предложениях в стандарт, которые могут сделать семантику инициализации C++20 немного более удобной. Далее повествование — от его лица.
Table of Contents
Гифка, которую вы сейчас видите, отлично доносит основную мысль доклада. Я нашёл её на просторах интернета где-то полгода тому назад, и выложил у себя в твиттере. В комментариях к ней кто-то сказал, что не хватает ещё трёх типов инициализации. Началось обсуждение, в ходе которого мне предложили сделать об этом доклад. Так всё и началось.
Про инициализацию уже рассказывал Николай Йоссутис. В его докладе был слайд, на котором перечислялись 19 различных способов инициализировать int:
Мне кажется, это уникальная ситуация для языка программирования. Инициализация переменной — одно из простейших действий, но в С++ сделать это совсем не просто. Вряд ли в этом языке есть какая-либо другая область, в которой за последние годы было бы столько же отчётов об отклонениях от стандарта, исправлений и изменений. Правила инициализации меняются от стандарта к стандарту, и в интернете есть бесчисленное количество постов о том, как запутана инициализация в C++. Поэтому сделать её систематический обзор — задача нетривиальная.
Я буду излагать материал в хронологическом порядке: вначале мы поговорим о том, что было унаследовано от С, потом о С++98, затем о С++03, С++11, С++14 и С++17. Мы обсудим распространённые ошибки, и я дам свои рекомендации относительно правильной инициализации. Также я расскажу о нововведениях в С++20. В самом конце доклада будет представлена обзорная таблица.
Инициализация по умолчанию (С)
В С++ очень многое унаследовано от С, поэтому с него мы и начнём. В С есть несколько способов инициализации переменных. Их можно вообще не инициализировать, и это называется инициализация по умолчанию. На мой взгляд, это неудачное название. Дело в том, что никакого значения по умолчанию переменной не присваивается, она просто не инициализируется. Если обратиться к неинициализированной переменной в C++ и в С, возникает неопределённое поведение:
То же касается пользовательских типов: если в некотором struct есть неинициализированные поля, то при обращении к ним также возникает неопределённое поведение:
В С++ было добавлено множество новых конструкций: классы, конструкторы, public, private, методы, но ничто из этого не влияет на только что описанное поведение. Если в классе некоторый элемент не инициализирован, то при обращении к нему возникает неопределённое поведение:
Никакого волшебного способа инициализировать по умолчанию элемент класса в С++ нет. Это интересный момент, и в течение первых нескольких лет моей карьеры с С++ я этого не знал. Ни компилятор, ни IDE, которой я тогда пользовался, об этом никак не напоминали. Мои коллеги не обращали внимания на эту особенность при проверке кода. Я почти уверен, что из-за неё в моём коде, написанном в эти годы, есть довольно странные баги. Мне казалось очевидным, что классы должны инициализировать свои переменные.
В C++98 можно инициализировать переменные при помощи member initializer list. Но такое решение проблемы не оптимальное, поскольку это необходимо делать в каждом конструкторе, и об этом легко забыть. Кроме того, инициализация идёт в порядке, в котором переменные объявлены, а не в порядке member initializer list:
В C++11 были добавлены инициализаторы элементов по умолчанию (direct member initializers), которыми пользоваться значительно удобнее. Они позволяют инициализировать все переменные одновременно, и это даёт уверенность, что все элементы инициализированы:
Моя первая рекомендация: когда можете, всегда используйте DMI (direct member initializers). Их можно использовать как со встроенными типами ( float и int ), так и с объектами. Привычка инициализировать элементы заставляет подходить к этому вопросу более осознанно.
Копирующая инициализация (С)
Итак, первый унаследованный от С способ инициализации — инициализация по умолчанию, и ей пользоваться не следует. Второй способ — копирующая инициализация. В этом случае мы указываем переменную и через знак равенства — её значение:
Копирующая инициализация также используется, когда аргумент передаётся в функцию по значению, или когда происходит возврат объекта из функции по значению:
Знак равенства может создать впечатление, что происходит присвоение значения, но это не так. Копирующая инициализация — это не присвоение значения. В этом докладе вообще ничего не будет про присвоение.
Другое важное свойство копирующей инициализации: если типы значений не совпадают, то выполняется последовательность преобразования (conversion sequence). У последовательности преобразования есть определенные правила, например, она не вызывает explicit конструкторов, поскольку они не являются преобразующими конструкторами. Поэтому, если выполнить копирующую инициализацию для объекта, конструктор которого отмечен как explicit, происходит ошибка компиляции:
Более того, если есть другой конструктор, который не является explicit, но при этом хуже подходит по типу, то копирующая инициализация вызовет его, проигнорировав explicit конструктор:
Агрегатная инициализация (С)
Третий тип инициализации, о котором я хотел бы рассказать — агрегатная инициализация. Она выполняется, когда массив инициализируется рядом значений в фигурных скобках:
Если при этом не указать размер массива, то он выводится из количества значений, заключённых в скобки:
Эта же инициализация используется для агрегатных (aggregate) классов, то есть таких классов, которые являются просто набором публичных элементов (в определении агрегатных классов есть ещё несколько правил, но сейчас мы не будем на них останавливаться):
Этот синтаксис работал ещё в С и С++98, причём, начиная с С++11, в нём можно пропускать знак равенства:
Агрегатная инициализация на самом деле использует копирующую инициализацию для каждого элемента. Поэтому, если попытаться использовать агрегатную инициализацию (как со знаком равенства, так и без него) для нескольких объектов с explicit конструкторами, то для каждого объекта выполняется копирующая инициализация и происходит ошибка компиляции:
А если для этих объектов есть другой конструктор, не-explicit, то вызывается он, даже если он хуже подходит по типу:
Рассмотрим ещё одно свойство агрегатной инициализации. Вопрос: какое значение возвращает эта программа?
Совершенно верно, нуль. Если при агрегатной инициализации пропустить некоторые элементы в массиве значений, то соответствующим переменным присваивается значение нуль. Это очень полезное свойство, потому что благодаря нему никогда не может быть неинициализированных элементов. Оно работает с агрегатными классами и с массивами:
Статическая инициализация (С)
Наконец, от С также унаследована статическая инициализация: статические переменные всегда инициализируются. Это может быть сделано несколькими способами. Статическую переменную можно инициализировать выражением-константой. В этом случае инициализация происходит во время компиляции. Если же переменной не присвоить никакого значения, то она инициализируется значением нуль:
Эта программа возвращает 3, несмотря на то, что j не инициализировано. Если же переменная инициализируется не константой, а объектом, могут возникнуть проблемы.
Вот пример из реальной библиотеки, над которой я работал:
Итак, от языка C унаследованы четыре типа инициализации: инициализация по умолчанию, копирующая, агрегатная и статическая инициализации.
Прямая инициализация (С++98)
Перейдём теперь к С++98. Пожалуй, наиболее важная возможность, отличающая С++ от С — это конструкторы. Вот пример вызова конструктора:
Кроме того, при прямой инициализации не выполняется последовательность преобразования. Вместо этого происходит вызов конструктора при помощи разрешения перегрузки (overload resolution). У прямой инициализации тот же синтаксис, что и у вызова функции, и используется та же логика, что и в других функциях С++.
Поэтому в ситуации с explicit конструктором прямая инициализация работает нормально, хотя копирующая инициализация выдаёт ошибку:
В ситуации же с двумя конструкторами, один из которых explicit, а второй хуже подходит по типу, при прямой инициализации вызывается первый, а при копирующей — второй. В такой ситуации изменение синтаксиса приведёт к вызову другого конструктора — об этом часто забывают:
Прямая инициализация применяется всегда, когда используются круглые скобки, в том числе когда используется нотация вызова конструктора для инициализации временного объекта, а также в выражениях new с инициализатором в скобках и в выражениях cast :
Этот синтаксис существует столько, сколько существует сам С++, и у него есть важный недостаток, который упомянул Николай в программном докладе: the most vexing parse. Это значит, что всё, что компилятор может прочитать как объявление (declaration), он читает именно как объявление.
Инициализация значением (C++03)
Перейдём к следующей версии — С++03. Принято считать, что существенных изменений в этой версии не произошло, но это не так. В С++03 появилась инициализация значением (value initialization), при которой пишутся пустые круглые скобки:
В С++98 здесь возникает неопределенное поведение, потому что происходит инициализация по умолчанию, а начиная с С++03 эта программа возвращает нуль.
Правило такое: если существует определённый пользователем конструктор по умолчанию, инициализация значением вызывает этот конструктор, в противном случае возвращается нуль.
Рассмотрим подробнее ситуацию с пользовательским конструктором:
Стоит заметить, что «пользовательский» не значит «определённый пользователем». Это значит, что пользователь должен предоставить тело конструктора, т. е. фигурные скобки. Если же в примере выше заменить тело конструктора на = default (эта возможность была добавлена в С++11), смысл программы изменяется. Теперь мы имеем конструктор, определённый пользователем (user-defined), но не предоставленный пользователем (user-provided), поэтому программа возвращает нуль:
Теперь попробуем вынести Widget() = default за рамки класса. Смысл программы снова изменился: Widget() = default считается предоставленным пользователем конструктором, если он находится вне класса. Программа снова возвращает неопределённое поведение.
Универсальная инициализация (C++11)
В версии С++11 было много очень важных изменений. В частности, была введена универсальная (uniform) инициализация, которую я предпочитаю называть «unicorn initialization» («инициализация-единорог»), потому что она просто волшебная. Давайте разберёмся, зачем она появилась.
Все эти проблемы создатели языка попытались решить, введя синтаксис с фигурными скобками но без знака равенства. Предполагалось, что это будет единый синтаксис для всех типов, в котором используются фигурные скобки и не возникает проблемы vexing parse. В большинстве случаев этот синтаксис выполняет свою задачу.
Эта новая инициализация называется инициализация списком, и она бывает двух типов: прямая и копирования. В первом случае используются просто фигурные скобки, во втором — фигурные скобки со знаком равенства:
Мне кажется, что со стороны комитета С++ std::initializer_list был не самым удачным решением. От него больше вреда, чем пользы.
Далее, std::initializer_list является объектом. Используя его, мы, фактически, создаём и передаём объекты. Как правило, компилятор может это оптимизировать, но с точки зрения семантики мы всё равно имеем дело с лишними объектами.
Если вызвать vector с двумя аргументами int и использовать прямую инициализацию, то выполняется вызов конструктора, который первым аргументом принимает размер вектора, а вторым — значение элемента. На выходе получается вектор из трёх нулей. Если же вместо круглых скобок написать фигурные, то используется initializer_list и на выходе получается вектор из двух элементов, 3 и 0.
Есть примеры ещё более странного поведения этого синтаксиса:
Ещё больше трудностей возникает при использовании шаблонов. Как вы думаете, что возвращает эта программа? Какой здесь размер вектора?
Теперь давайте разберёмся, что именно делает инициализация списком.
Для агрегатных типов при такой инициализации выполняется агрегатная
инициализация.
Для встроенных типов — прямая инициализация ( ) или
копирующая инициализация ( = );
А для классов выполняется такая последовательность:
Для второго шага есть пара исключений.
Но бывают случаи, когда от этой конструкции только вред. Давайте рассмотрим такой случай:
Идём дальше. Передача и возврат braced-init-list также является инициализацией копированием списка. Это очень полезное свойство:
Если происходит возврат по значению, то используется инициализация копированием, поэтому при возврате braced-init-list используется инициализация копированием списка. А если передать braced-init-list функции, это также приведёт к инициализации копированием списка.
Конечно, это приводит к некоторым затруднениям в случае со вложенными скобками. На StackOverflow недавно был замечательный пост, в котором рассматривался один и тот же вызов функции с разными уровнями вложенности. Выяснилось, что результаты на всех уровнях разные. Я не буду вдаваться в подробности, потому что там всё очень сложно, но сам этот факт показателен:
Улучшения в С++14
Итак, мы прошли все версии до C++11 включительно. Мы обсудили все инициализации прошлых версий, плюс инициализацию списком, которая часто работает по совсем не очевидным правилам. Поговорим теперь о C++14. В нём были исправлены некоторые проблемы, доставшиеся от прошлых версий.
Например, в С++11 у агрегатных классов не могло быть direct member initializers, что вызывало совершенно ненужные затруднения. Выше я уже говорил о том, что direct member initializers очень полезны. Начиная с С++14, у агрегатных классов могут быть direct member initializers:
Наконец, в C++14 была решена проблема со статической инициализацией, но она была значительно менее важной, чем те, о которых я сейчас рассказал, и останавливаться на ней мы не будем. Если есть желание, об этом можно почитать самостоятельно.
Несмотря на все эти фиксы, в С++14 осталось много проблем с инициализацией списком:
Сам std::initializer_list не работает с move-only типами.
Синтаксис практичеcки бесполезен для шаблонов, поэтому emplace или make_unique нельзя использовать для агрегатных типов.
Есть некоторые неочевидные правила, о которых мы уже говорили:
Наконец, я еще не рассказал, что инициализация списка совсем не работает с макросами.
Пример про макросы: assert(Widget(2,3)) выполняется, а assert(Widget<2,3>) ломает препроцессор. Дело в том, что у макросов есть специальное правило, которое правильно читает запятую внутри круглых скобок, но оно не было обновлено для фигурных скобок. Поэтому запятая в этом примере рассматривается как конец первого аргумента макроса, хотя скобки ещё не закрыты. Это приводит к сбою.
Как правильно инициализировать в C++
Я могу предложить несколько советов относительно того, как правильно инициализировать значения в С++.
Для простых типов вроде int используйте инициализацию копированием, т. е. знак равенства и значение — так делается в большинстве языков программирования, к этому все давно привыкли и это наиболее простой вариант.
Кроме того, фигурными скобками удобно пользоваться для передачи и возвращения врéменных объектов. При помощи двух пустых фигурных скобок можно быстро сделать инициализацию значения временного объекта.
Можно даже пропустить имя типа и использовать braced-init-list — это работает только с фигурными скобками.
= value для простых типов
(args) для вызова конструкторов
Смысл тот же, но так вы никогда не забудете инициализировать переменную. Больше того, если следовать этой рекомендации и писать тип в правой части выражения, то не возникает проблемы vexing parse:
Изначально это правило формулировалось как «почти всегда auto» («almost always auto», AAA), поскольку в С++11 и С++14 при таком написании код не всегда компилировался, как, например, в случае с таким std::atomic :
Дело в том, что atomic нельзя перемещать и копировать. Несмотря на то, что в нашем синтаксисе никакого копирования и перемещения не происходит, всё равно было требование, чтобы использовался соответствующий конструктор, хоть вызова к нему и не происходило. В С++17 эта проблема была решена, было добавлено новое свойство, которое называется гарантированный пропуск копирования (guaranteed copy elision):
В С++17 также была добавлена CTAD (class template argument deduction). Оказалось, что у этого свойства есть довольно странные и не всегда очевидные следствия для инициализации. Эту тему уже затрагивал Николай в программном докладе. Кроме того, в прошлом году я выступал с докладом на CppCon, целиком посвящённым CTAD, там обо всём этом рассказано значительно подробнее. По большому счёту, в С++17 ситуация та же, что и в С++11 и С++14, за исключением того, что были исправлены некоторые самые неудобные неисправности. Инициализация списком сейчас работает лучше, чем в прошлых версиях, но, на мой взгляд, в ней ещё многое можно улучшить.
Назначенная инициализация (С++20)
Теперь давайте поговорим о С++20, то есть о грядущих изменениях. И да, вы угадали, в этом новом стандарте появится ещё один способ инициализации объектов: назначенная инициализация (designated initialization):
Важное преимущество такого подхода в том, что здесь, как и при агрегатной инициализации, не может быть неинициализированных переменных. Работает такая инициализация только с агрегатными типами, то есть фактически это другой синтаксис для агрегатной инициализации.
Сделано это было для совместимости с С, и работает так же, как в С99, с некоторыми исключениями:
в С не нужно соблюдать порядок элементов, то есть в нашем примере можно сначала инициализировать с, а потом а. В С++ так делать нельзя, поскольку вещи конструируются в порядке, в котором они объявлены. :
К сожалению, это ограничивает применимость этой конструкции.
в С++ нельзя одновременно использовать назначенную и обычную инициализацию, но лично мне сложно придумать ситуацию, в которой это следовало бы делать:
в С++ этот вид инициализации нельзя использовать с массивами. Но, опять-таки, я не думаю, что это вообще следует делать.
Исправления в C++20
Помимо нового вида инициализации в С++20 будут исправлены некоторые вещи из предыдущих версий, и некоторые из этих изменений были предложены мной. Обсудим одно из них (wg21.link/p1008).
Когда в С++17 удаляется конструктор по умолчанию, это скорее всего значит, что автор кода хочет запретить создание экземпляров объекта. В агрегатных типах с удалённым конструктором по умолчанию инициализация по умолчанию выдаёт ошибку, но агрегатная инициализация работает, и это позволяет обойти удаление конструктора, сделанное автором класса:
Это очень странное поведение, чаще всего люди о нём не знают, и это приводит к непредсказуемым последствиям. В С++20 правила будут изменены. При объявлении конструктора тип больше не является агрегатным, так что конструкторы и агрегатная инициализация больше не входят в конфликт друг с другом. Мне кажется, это правильное решение. Если в классе нет объявленного пользователем конструктора, то это агрегатный тип, а если такой конструктор есть, то не агрегатный.
Об этом просто забыли, когда в С++11 создавали braced-init-list. В С++ это будет исправлено. Вряд ли много людей сталкивалось с этой проблемой, но исправить её полезно для согласованности языка.
Прямая инициализация агрегатных типов (C++20)
Наконец, в С++20 будет добавлен ещё один способ инициализации. Я уже говорил о неудобствах инициализации списком, из них в особенности неприятна невозможность использовать её с шаблонами и с макросами. В С++20 это исправят: можно будет использовать прямую инициализацию для агрегатных типов (wg21.link/p0960).
Кроме того, эта новая возможность будет работать с массивами:
На мой взгляд, это очень важно: назовём это uniform инициализацией 2.0. Вновь будет достигнута некоторая однородность. Если агрегатную инициализацию можно будет выполнять и с фигурными, и с круглыми скобками, то, в сущности, круглые и фигурные скобки будут делать почти одно и то же. Исключение — конструктор initializer_list : если необходимо его вызвать, надо использовать фигурные скобки, если нет — круглые. Это позволяет однозначно указать, что именно нам необходимо. Кроме того, фигурные скобки по-прежнему не будут выполнять сужающие преобразования, а круглые — будут. Это делается для однородности с вызовами конструктора.
Я подвёл итог всему, что мы сегодня обсуждали, в таблице. Строки в этой таблице — различные типы, а столбцы — синтаксисы инициализации. На этом у меня всё, спасибо большое за внимание.
Уже совсем скоро, в конце октября, Тимур приедет на C++ Russia 2019 Piter и выступит с докладом «Type punning in modern C++». Тимур расскажет про новые техники, представленные в С++20, и покажет, как их безопасно использовать, а также разберёт «дыры» в С++ и объяснит, как их можно пофиксить.