Что такое инициализация в программировании

Объявление? Определение? Инициализация?

Объявление? Определение? Инициализация?

В чем разница между объявлением переменной, её определением и инициализацией

Начинающим программистам первое время бывает трудно запомнить все те названия и термины, которые обрушиваются на них из учебников и современных вебинаров. Особенно, если они еще чем-то похожи между собой.

Такими близкими по смыслу и довольно часто путающимися являются понятия «объявление» переменной, её «определение» и её «инициализация».

В силу некоторой личной привычки я иногда фиксирую результаты гугления по тому или иному вопросу, связанному с обучением, в небольших конспектах. Это помогает разобраться в материале, систематизировать его и по-своему, более удобно для себя изложить. В дальнейшем такие записи помогают быстро повторить пройденный материал и являются своеобразным альтернативным вариантом изложения той или иной учебной темы.

И поскольку мы живем в жутко социализированное время, то естественно хочется поделиться результатами своего труда с другими,такими же начинающими программистами. Возможно кому-то это тоже пригодится.

Объявление переменной или константы

В приведенном примере задана переменная (var), задано имя переменной (а) и задано значение переменной (10).

Определение переменной или константы

Как известно, объявить переменную мы можем и без указания значения. Но тогда нужно указать тип данных будущего значения.

Вспомним, зачем это делается. Если в первом случае мы сразу указываем значение, то Swift автоматом определяет тип данных значения. Если же значение не указано, то Swift не знает, какого типа данные в ней будут храниться и ему нужно явно указать этот тип.

Аннотация типа может быть простая, состоящая из одного слова, обозначающая тип данных, так и составная. Например, в кортежах (tuples) может быть и такая запись

И кстати, для чистоты кода в Swift рекомендуется не ставить пробел между именем переменной и двоеточием.

Инициализация переменной или константы

В первом примере, который мы продублируем ниже, где происходит не только объявление переменной, но и её инициализация:

Инициализация означает, что переменная запущена в работу, ей присвоено начальное значение, она инициализирована. Без присвоения начального значения переменная просто объявлена, а с начальным значением она еще и инициализирована.

Во втором случае, когда переменная объявлена без начального значения, т.е. она еще не инициализирована, не готова полностью к работе.

Но, как мы помним, Swift рекомендует экономить время, если есть значение, он может самостоятельно определить тип данных.

Ковбойская история

Разницу между этими тремя действиями можно проиллюстрировать с помощью шуточного примера, найденного на просторах интернета и немного подредактированного))

Заметка

Обратите внимание, что мы используем выражение «тип данных» и по отношению к значению, и по отношению к переменным и константам. Дело в том, что в программировании по большому счета можно практически все называть типом данных. Это и объекты, и классы, и наиболее нам известные Int, String, Double, Bool и т.д.
Но, чтобы как-то все же отличать типы данных значений от констант и переменных будем называть последние некими сущностями, элементами языка программирования. Тогда у нас будут типы данных для значений и типы данных для определенных элементов программирования (к которым относятся в том числе константы и переменные).

Источник

Инициализаторы

Инициализатор определяет начальное значение переменной. Можно инициализировать переменные в этих контекстах:

В определении переменной:

В качестве одного из параметров функции:

В качестве возвращаемого типа функции:

Инициализаторы могут принимать эти формы:

Выражение (или разделенный запятыми список выражений) в скобках:

Знак равенства с последующим выражением:

Список инициализации в фигурных скобках. Список может быть пустым или может состоять из набора списков как в приведенном ниже примере.

Типы инициализации

Существует несколько типов инициализации, которые могут встречаться на различных этапах выполнения программы. Различные типы инициализации не является взаимоисключающими, например, инициализация списка может активировать инициализацию значений, а в других условиях она может активировать агрегатную инициализацию.

Нулевая инициализация

Нулевая инициализация — задание для переменной нулевого значения, неявно преобразованного в тип:

Числовые переменные инициализируются значением 0 (или 0,0; 0,0000000000 и т.п.).

Нулевая инициализация выполняется в разное время:

При запуске программы — для всех именованных переменных, имеющих статическую длительность. Далее эти переменные могут быть инициализированы повторно.

Во время инициализации значений — для скалярных типов и типов класса POD, которые инициализируются с помощью пустых фигурных скобок.

Для массивов, у которых инициализировано только подмножество членов.

Ниже приведены некоторые примеры нулевой инициализации:

Инициализация по умолчанию

Инициализация по умолчанию для классов, структур и объединений — это инициализация с помощью конструктора по умолчанию. Конструктор по умолчанию можно вызвать без выражения инициализации или с помощью new ключевого слова:

Если класс, структура или объединение не имеет конструктор по умолчанию, компилятор выдает ошибку.

Скалярные переменные инициализируются по умолчанию, если при их определении не указываются выражения инициализации. Они имеют неопределенные значения.

Массивы инициализируются по умолчанию, если при их определении не указываются выражения инициализации. Если массив инициализируется по умолчанию, его члены инициализируются по умолчанию и приобретают неопределенные значения как в приведенном ниже примере.

Если члены массива не имеют конструктор по умолчанию, компилятор выдает ошибку.

Инициализация по умолчанию константных переменных

Константные переменные необходимо объявлять вместе с инициализатором. Если они относятся к скалярным типам, они вызывают ошибку компилятора, а если они относятся к типам классов, имеющим конструктор по умолчанию, они вызывают предупреждение:

Инициализация по умолчанию статических переменных

Статические переменные, объявленные без инициализатора, инициализируются значением 0 (с неявным преобразованием к соответствующему типу).

Дополнительные сведения об инициализации глобальных статических объектов см. в разделе функция Main и аргументы командной строки.

Инициализация значения

Инициализация значения происходит в следующих случаях:

Именованное значение инициализируется с использованием пустых фигурных скобок.

Анонимный временный объект инициализируется с помощью пустых круглых или фигурных скобок.

Объект инициализируется с помощью new ключевого слова, а также пустых круглых скобок или фигурных скобок

При инициализации значения выполняются следующие действия:

Для классов, имеющих хотя бы один открытый конструктор, вызывается конструктор по умолчанию.

В случае классов, не относящихся к объединениям, у которых нет объявленных конструкторов, объект инициализируется нулевым значением, и вызывается конструктор по умолчанию.

В случае массивов каждый элемент инициализируется значением.

Во всех остальных случаях переменная инициализируется нулевым значением.

Инициализация копированием

Инициализация копированием — это инициализация одного объекта с использованием другого объекта. Она выполняется в следующих случаях:

Переменная инициализируется с помощью знака равенства.

Аргумент передается в функцию.

Объект возвращается функцией.

Возникает или перехватывается исключение.

Нестатический элемент данных инициализируется с помощью знака равенства.

Следующий код демонстрирует несколько примеров инициализации копированием.

Инициализация копированием не может вызывать явные конструкторы.

В некоторых случаях, если конструктор копии класса удален или недоступен, копируемая инициализация вызывает ошибку компилятора.

Прямая инициализация

Прямая инициализация — это инициализация с использованием (непустых) круглых или фигурных скобок. В отличие от копируемой инициализации она может вызывать явные конструкторы. Она выполняется в следующих случаях:

Переменная инициализируется с помощью непустых круглых или фигурных скобок.

переменная инициализируется с помощью new ключевого слова, а также непустых фигурных скобок или круглых скобок

В конструкторе базовые классы и нестатические члены инициализируются с помощью списка инициализации.

В копии захваченной переменной в лямбда-выражении.

Приведенный ниже код демонстрирует несколько примеров прямой инициализации.

Инициализация списка

Инициализация списком выполняется, когда переменная инициализируется с помощью списка инициализации в фигурных скобках. Списки инициализации в фигурных скобках можно использовать в следующих случаях:

класс инициализируется с помощью new ключевого слова

Объект возвращается функцией.

Аргумент передается функции.

Один из аргументов при прямой инициализации.

В инициализаторе нестатических элементов данных.

В списке инициализации конструктора.

Приведенный ниже код демонстрирует несколько примеров инициализации списком.

Агрегатная инициализация

Агрегатная инициализация — форма инициализации списка для массивов и типов классов (часто структур и объединений), со следующими характеристиками:

Отсутствие закрытых или защищенных членов.

Отсутствие заданных пользователем конструкторов кроме явно заданных по умолчанию или удаленных конструкторов.

Отсутствие базовых классов.

Отсутствие виртуальных функций-членов.

в Visual Studio 2015 и более ранних версиях статистическое выражение не может содержать инициализаторы с фигурными или равными скобками для нестатических членов. это ограничение было удалено в стандарте c++ 14 и реализовано в Visual Studio 2017.

Агрегатные инициализаторы состоят из списка инициализации в фигурных скобках со знаком равенства или без него как в приведенном ниже примере:

Вы должны увидеть следующий результат:

Элементы массива, объявляемые, но не инициализированные во время инициализации агрегата, инициализируются нулем, как показано myArr3 выше.

Инициализация объединений и структур

Если объединение не имеет конструктора, его можно инициализировать одним значением (или другим экземпляром объединения). Значение используется для инициализации первого нестатического поля. Это отличается от инициализации структур, где первое значение в инициализаторе используется для инициализации первого поля, второе — для инициализации второго поля и т. д. Сравните инициализацию объединений и структур в следующем примере:

Инициализация статистических выражений, содержащих статистические выражения

Агрегатные типы могут содержать другие агрегатные типы, например массивы массивов, массивы структур и т. п. Эти типы инициализируются с помощью вложенных наборов фигурных скобок, как показано в следующем примере:

Инициализация ссылок

Переменные ссылочного типа должны инициализироваться объектом типа, на котором основан ссылочный тип, или объектом типа, который можно преобразовать в такой тип. Например:

Единственный способ инициализировать ссылку с помощью временного объекта является инициализация постоянного временного объекта. После инициализации переменная ссылочного типа всегда указывает на один и тот же объект; ее невозможно изменить, чтобы она указывала на другой объект.

Поскольку передача аргумента ссылочного типа в функцию и возврат значения ссылочного типа из функции являются инициализацией, формальные аргументы функции, а также возвращаемые ссылки инициализируются правильно.

Переменные ссылочного типа можно объявлять без инициализаторов только в указанных ниже случаях.

Объявления функций (прототипы). Например:

Объявления типов значений, возвращаемых функцией. Например:

Объявления члена класса ссылочного типа. Например:

При инициализации переменной ссылочного типа компилятор с помощью графа принятия решений, показанного на следующем рисунке, выбирает между созданием ссылки на объект и созданием временного объекта, на который указывает ссылка.

Граф принятия решений для инициализации ссылочных типов

Инициализация внешних переменных

Источник

Урок №28. Инициализация, присваивание и объявление переменных

Обновл. 11 Сен 2021 |

Этот урок является более детальным продолжением урока №10.

Адреса и переменные

Как вы уже знаете, переменные — это имена кусочков памяти, которые могут хранить информацию. Помним, что компьютеры имеют оперативную память, которая доступна программам для использования. Когда мы определяем переменную, часть этой памяти отводится ей.

Поскольку все данные компьютера — это лишь последовательность битов, то мы используем тип данных (или просто «тип»), чтобы сообщить компилятору, как интерпретировать содержимое памяти. Вы уже видели пример типа данных: int (целочисленный тип данных). Когда мы объявляем целочисленную переменную, то мы сообщаем компилятору, что «кусочек памяти, который находится по такому-то адресу, следует интерпретировать как целое число».

Когда вы указываете тип данных для переменной, то компилятор и процессор заботятся о деталях преобразования вашего значения в соответствующую последовательность бит определенного типа данных. Когда вы просите ваше значение обратно, то оно «восстанавливается» из этой же последовательности бит.

Кроме int, есть много других типов данных в языке C++, большинство из которых мы детально рассмотрим на соответствующих уроках.

Фундаментальные типы данных в С++

В языке C++ есть встроенная поддержка определенных типов данных. Их называют основными типами данных (или «фундаментальные/базовые/встроенные типы данных»).

Вот список основных типов данных в языке C++:

Объявление переменных

Вы уже знаете, как объявить целочисленную переменную:

Источник

Инициализация в С++ действительно безумна. Лучше начинать с Си

Недавно мне напомнили, почему я считаю плохой идеей давать новичкам C++. Это плохая идея, потому что в C++ реальный бардак — хотя и красивый, но извращённый, трагический и удивительный бардак. Несмотря на нынешнее состояние сообщества, эта статья не направлена против современного C++. Скорее она частично продолжает статью Саймона Брэнда «Инициализация в C++ безумна», а частично — это послание каждому студенту, который хочет начать своё образование, глядя в бездну.

Типичные возражения студентов, когда им говорят об изучении C:

Позвольте для начала пояснить, что в этой статье моё личное мнение, а не официальная позиция университета Дрекселя, где я преподаю на кафедре электротехники и вычислительной техники. Мои лекции обычно входят в курс инженерной программы, а не информатики, то есть больше относятся к системному программированию и встраиваемым системам.

Краткое содержание в одной гифке

u/AlexAlabuzhev на Reddit умудрился пересказать всю эту статью в одной гифке. (Думаю, это оригинальная работа Тимура Думлера)

Я ничего не имею против C++, но там много всего, что вам не нужно на раннем этапе.

Вот и всё. Иди домой. Погуляй с собакой. Постирай бельё. Позвони маме и скажи, что ты её любишь. Попробуй новый рецепт. Здесь нечего читать, ребята. В самом деле, подумайте о том, насколько плохо инженеры (то есть я) умеют доносить свои мысли…

Всё, я уговаривал как мог!

Итак, ты ещё здесь? Настоящий солдат. Если бы я мог, я бы дал тебе медаль! И вкусное шоколадное молочко!

Теперь вернёмся к нашему обычному… программированию.

Инициализация в C

Вступление

Сначала рассмотрим инициализацию в C, потому что она похожа на C++ по соображениям совместимости. Это будет довольно быстро, потому что C такой скучный и простой (кхм). Эту инициализацию назубок заучивает каждый новичок, потому что в C она работает иначе, чем во многих новых статически типизированных языках. Там либо инициализация по умолчанию для приемлемых значений, либо выдаётся ошибка компиляции.

Отлично, попробуем ещё один простой пример.

Очевидно, это одно и то же? Мы понятия не имеем о значении i — она может быть любой.

Поскольку у переменной есть статическая продолжительность хранения, она инициализируется в беззнаковый ноль. Вы спросите, почему? Потому что так сказано в стандарте. Аналогичное поведение у типов указателей, которые я даже не собираюсь рассматривать в этой статье.

Окей, посмотрим на структуры.

То же самое. a не инициализирована. Мы увидим предупреждение при компиляции.

В C можно инициализировать объект несколькими простыми способами. Например: 1) с помощью вспомогательной функции, 2) во время определения или 3) присвоить некое глобальное значение по умолчанию.

Инициализация в C++

Акт 1. Наш герой начинает путь

Если вам не терпится узнать все ужасы чудеса C++, сначала изучите способы инициализации переменных. Здесь такое же поведение, как в C из предыдущего кода, но с некоторыми оговорками в правилах этого поведения. В тексте я буду выделять курсивом специфический жаргон C++, чтобы подчеркнуть те моменты, где я не просто произвольно называю вещи, а указывают на огромное количество новых… возможностей… в C++ по сравнению с C. Начнём с простого:

Акт 2. Наш герой спотыкается

Наверное, можно применить те же способы, что и в С? В конце концов, C++ является надмножеством С, верно? (кхм)

До C++11 агрегированный тип (по сути) является либо простым массивом в стиле C, либо структурой, которая выглядит как простая структура C. Ни спецификаторов доступа, ни базовых классов, ни пользовательских конструкторов, ни виртуальных функций. Агрегированный тип получает агрегированную инициализацию. Что это значит?

Урррррррааа! Наконец-то мы получили своего рода значение по умолчанию: ноль! Ух ты.

После C++11 ситуация выглядит иначе… вернёмся к этому позже.

Трудно запомнить и запутано? Обратите внимание, что у каждой версии C++ свой набор правил. Так и есть. Это чертовски запутано и никому не нравится. Эти правила обычно действуют, поэтому обычно система работает так, будто вы инициализируете элементы как ноль. Но на практике лучше явно всё инициализировать. Я не придираюсь к агрегированной инициализации, но мне не нравится необходимость пробираться сквозь дебри стандарта, чтобы точно узнать, что происходит во время инициализации.

Акт 3. Герой забрёл в пещеру

Что ж, инициализируем А методом C++ с конструкторами (торжественная музыка)! Можем назначить элементу i в структуре А начальное значение в пользовательском конструкторе по умолчанию:

Это инициализирует i в списке инициализаторов членов. Более грязный способ — установить значение внутри тела конструктора:

Поскольку тело конструктора может делать практически что угодно, лучше выделить инициализацию в список инициализаторов членов (технически часть тела конструктора).

В C++11 и более поздних версиях можно использовать дефолтные инициализаторы членов (серьёзно, по возможности просто используйте их).

Отлично! Вот и всё. Миссия выполнена. Вы получили толчок и готовы продолжать приключения в мире C++, раздобыв полезное руководство по выживанию с инструкциями по инициализации переменных. Разворачиваемся и идём дальше!

Акт 4. Герой продолжает погружаться в темноту

Во всех последних версиях, включая C++11, реализован этот новомодный способ инициализации объектов, который называется список инициализации. Чувствуете, как холодок пробежал по спине? Это также называется единообразной инициализацией. Есть несколько веских причин использовать этот синтаксис: см. здесь и здесь. Одна забавная цитата из FAQ:

Единообразная инициализация C++11 не является абсолютно единообразной, но это почти так.

В строках 7/8 происходит следующее (помните, что это после C++11):

К сожалению, в каждой версии с C++11 значение агрегата изменялось, хотя функционально до сих пор между агрегатами C++17 и C++20 нет никакой разницы. В зависимости от того, какая используется версия стандарта C++, что-то может быть или не быть агрегатом. Тренд в направлении либерализации. Например, публичные базовые классы в агрегатах разрешены начиная с C++17, что в свою очередь усложняет правила инициализации агрегатов. Всё замечательно!

Как себя чувствуете? Немного водички? Сжимаются кулаки? Может, сделаем перерыв, выйдем на улицу?

Акт 5. Прощай, здравый смысл

Что произойдет, если A не является агрегатным типом?

Вкратце, что такое агрегат:

Здесь у A есть предоставленный пользователем конструктор, поэтому инициализация списка работает иначе.

В строке 7 происходит следующее:

Что такое конструктор, предоставленный пользователем?

Это не конструктор, предоставленный пользователем. Это как если вооще не объявлено никакого конструктора, а A является агрегатом.

Вот это конструктор, предоставленный пользователем. Это словно мы написали A()<> в теле, где А не является агрегатом.

И угадайте что? В C++20 формулировка изменилась: теперь она требует, чтобы у агрегатов не было объявленных пользователем конструкторов :). Что это означает на практике? Я не уверен! Давайте продолжим.

Как насчет следующего:

A — это класс, а не структура, поэтому i будет приватным, и нам пришлось установить main в качестве дружественной функции. Что делает А не агрегатом. Это просто обычный тип класса. Это значит, что a.i останется неинициализированным, верно?

Чёрт побери. И это тогда, когда мы вроде начали разбираться со всем этим. Оказывается, a.i инициализируется как 0, даже если не вызывает инициализацию агрегата:

A не является агрегатом, поэтому происходит следующее:

Здесь нет приватных переменных, как в предыдущем примере, но есть пользовательский конструктор, как в предпоследнем примере: таким образом, A не является агрегатом. Предоставленный пользователем конструктор исключает нулевую инициализацию, верно?

Нет! Разберёмся по пунктам:

b.j инициализируется, а b.i нет. Что происходит в этом примере? Не знаю! Все базы b и члены здесь должны получить нулевую инициализацию. Я задал вопрос на Stack Overflow, и на момент публикации этого сообщения не получил твёрдого ответа, кроме возможной ошибки компилятора люди пришли к консенсусу, что здесь ошибка компилятора. Эти правила тонкие и сложные для всех. Для сравнения, статический анализатор clang (не обычный компилятор) вообще не предупреждает о неинициализированных значениях. Разбирайтесь сами.

. (тупо смотрит на вас) (взгляд превращается в вежливую улыбку) хорошо, давайте нырнём ещё глубже!

Акт 6. Бездна

Оки–доки, последний пример:

Подумали. Посмотрим, что получится.

Эпилог

Надеюсь, вы поняли, что эта статья (в основном) полемическая и, надеюсь, немного информативная. Многие описанные здесь нюансы можно игнорировать, и язык будет предсказуемо реагировать, если вы не забудете инициализировать переменные перед использованием и инициализировать элементы данных во время построения. Для написания грамотного кода необязательно изучать все пограничные ситуации С++, вы всё равно по ходу работы разберётесь с подводными камнями и идиомами. Для ясности, список инициализация — хорошая вещь. Если вы написали конструктор по умолчанию, он вызывается и должен всё инициализировать. В противном случае все инициализируется нулём, а затем независимо активируются дефолтные инициализаторы членов. Неинициализированное поведение тоже нужно оставить, потому что где-то, вероятно, есть код, который полагается на неинициализированные переменные.

Надеюсь, мне удалось продемонстрировать, что C++ большой, трудный язык (по многим историческим причинам). Вся статья посвящена нюансам инициализации. Просто инициализации переменных. И мы даже не раскрыли тему целиком, а кратко описали лишь 5 типов инициализации. Саймон в оригинальной статье упоминает 18 типов инициализации.

Я бы не хотел обучать новичков программированию на примере C++. В этой статье не нашлось места концепциям системного программирования, рассуждениям о парадигмах программирования, методологиям решения задач или фундаментальным алгоритмам. Если вы заинтересованы в C++, то записывайтесь на курс конкретно по C++, но имейте в виду, что там будут изучать именно этот язык. Если вам интересует C с классами или C с пространствами имён, то сначала узнайте о реализации this и коллизиях идентификаторов в C.

C — отличный, чёткий, быстрый, хорошо поддерживаемый и широко используемый язык для решения проблем в различных областях. И у него точно нет 18 типов инициализации.

Кстати, я совершенно забыл, что рассуждал точно на эту тему месяц назад. Вот что делает подсознание.

Обсуждение этой статьи и критика на разных форумах:

И это всё, что я могу сказать об этом.

Источник