C++ 指针和 C 风格的数组初始化

Posted 2023-02-21

【中文标题】C++ 指针和 C 风格的数组初始化

【英文标题】：C++ Pointers and C-style array initialization

【发布时间】：2021-02-16 15:26:13

【问题描述】：

这里是 Java 程序员，C++ 新手。我一直在使用 C 风格的“传统”数组（类似于 java 中的数组）。我理解在 C++ 中我们可以创建一个简单的数组，如下所示：

Person people[3];

这个数组的内容本质上是未初始化的垃圾值。当我打印出数组中每个元素的内容时，我（相信）正在获取每个元素的内存地址。

for(int i = 0; i < 3; i++)std::cout << &person[i] << std::endl;

结果：

//Note, I get different results here when I use an enhanced for loop vs an iterator for loop. Weird.
00EFFB6C
00EFFBA8
00EFFBE4

现在，这是我未能得到明确解释的部分。我创建了一个指向数组中元素之一的指针。然后我从那个指针中请求一些值 back 。在 java 中，我希望得到一个空指针，但在 C++ 中，这不会发生。

相反，我得到了默认值，就好像这个元素被初始化了：

Person* person1Ptr = &people[0];//Points to an uninitialized value
std::cout << person1Ptr->getFirstName() << std::endl;//Output: "Default First Name", expected nullptr

当我尝试使用引用获取元素的名字时，这不起作用（可能是因为该值不存在）。

完整粘贴代码：https://pastebin.com/cEadfJhr

根据我的研究，C++ 不会自动用指定类型的对象填充数组。

我的 person1Ptr 如何返回值？

【问题讨论】：

打错了，抱歉 - 现在修复

在Person people[3]; 中，3 个Person 元素的初始状态取决于Person 是什么。如果它是 class 类型，它们将被默认初始化。这是否意味着存在未初始化的数据取决于Person 的实现方式。

“根据我的研究，C++ 不会自动用指定类型的对象填充数组。” 这是不正确的。由于您来自 Java 背景，您可能会先入为主地认为Person 是Person 实例的某种形式的句柄。在Person people[3]; 的情况下，无论如何，您都有三个Person 的实际实例。您可能会想到 C++ 可能不会将这些对象初始化为有意义的值。这是否发生取决于Person的详细信息。

您应该共享一个minimal reproducible example，包括Person 的简短定义，它会产生您目睹的行为。如果不了解更多关于您的测试的信息，很难具体回答问题。

Person 是一个带有默认构造函数的class 类型，因此所有三个元素都是默认构造的。

【参考方案1】：

我认为问题源于这种误解：

根据我的研究，C++ 不会自动用指定类型的对象填充数组。

C++ 对象具有值语义。定义T 类型的局部变量具体创建该类型的唯一实例，它不是潜在T 的句柄。表达式Foo f; 在概念上等同于Java 表达式Foo f = new Foo();。此外，值语义意味着赋值通常意味着副本。 C++ 表达式 Foo f; Foo g = f; 在概念上等同于 Java 表达式 Foo f = new Foo(); Foo g = f.Clone();。

在数组的情况下，定义一个局部变量Foo f[3]; 会立即创建三个Foo 实例作为f 数组的元素。您的误解可能来自这样一个事实，即在 C++ 中创建对象并不意味着它已被初始化。对象可以以未初始化状态存在。例如int i; 创建一个由i 标识的int 对象，但其值是不确定的。在int i[3]; 的情况下，您将拥有一个包含三个int 的数组，每个int 具有不确定的值。

rules for initialization 在 C++ 中非常复杂。在Person people[3]; 的情况下，您有一个数组是default initialized。

您正在初始化Person[3] 类型的对象。根据默认初始化规则：

如果 T 是数组类型，则数组的每个元素都是默认初始化的；

这意味着每个Person 都有自己的默认初始化。要查看会发生什么，请考虑 T 是 Person ：

如果 T 是类类型，则考虑构造函数并对其空参数列表进行重载决策。调用选择的构造函数（默认构造函数之一）为新对象提供初始值；

所以每个Person 的默认构造函数都会被调用来初始化那个元素。您最终会得到 Person people[3]; 定义三个具有默认初始值的默认构造 Person 对象。

【讨论】：

在第一部分，你的意思是 Foo f = new Foo(); Foo g = f.clone();在java中，对吗？现在，您将其列为 Foo f = new Foo(); Foo f = f.clone();感谢您对 C++ 数组对象初始化的说明。然而，C++ 会为数组中的每个元素生成实例，这对我来说确实很奇怪。数组中每个元素的对象实例化可能会导致很大的性能开销，不是吗？

@Matthew 是的，这是一个错字。这是Foo g = f.Clone()的意思，我在答案中更正了。

@Matthew 在 C++ 中，对象数组是对象的集合。如果你写 Foo f[3]; 你告诉编译器“我现在想要 3 Foo”。如果这是一个性能问题，那么您可能不想问这个问题，也不应该使用Foo[3]。如果您想要 3 个 handles 来处理潜在的未来实例，则可以使用其他东西。可能是Foo* f[3];、std::optional<Foo> f[3]、std::shared_ptr<Foo> f[3]、std::unique_ptr<Foo> f[3] 或无数其他可能性中的任何一种，包括std::vector<Foo> f;，在大多数情况下会比Foo f[3] 更可取。

@Matthew 每种方法都适用于不同的用例。最佳方法取决于您实际想要完成的任务以及您想要完成它的环境。