必须公开聚合字段构造函数才能在 C++ 中使用聚合初始化吗？

Posted 2023-02-18

【中文标题】必须公开聚合字段构造函数才能在 C++ 中使用聚合初始化吗？

【英文标题】：Must aggregate field constructor be public to use aggregate initialization in C++?

【发布时间】：2021-10-12 09:30:37

【问题描述】：

请考虑具有聚合结构B 的代码具有类A 的字段和私有构造函数：

class A  A(int) friend struct B; ;
struct B  A a1; ;

int main()

    B b; //ok everywhere, not aggregate initialization
    //[[maybe_unused]] B x1; //error everywhere
    [[maybe_unused]] B y; //ok in GCC and Clang, error in MSVC

我的问题是关于 B 的聚合初始化。由于初始化是代表调用代码进行的（此处为main 函数），我预计编译器必须拒绝它，因为A 的构造函数是私有的。事实上，B1 的构造在所有编译器中都失败了。

但令我惊讶的是，构造 B 被 GCC 和 Clang 接受，演示：https://gcc.godbolt.org/z/7851esv6Y

只有 MSVC 拒绝它并返回错误 error C2248: 'A::A': cannot access private member declared in class 'A'。

这是 GCC 和 Clang 中的错误，还是标准允许他们接受此代码？

【问题讨论】：

您是否认为this 一定会因为同样的原因而失败（“默认参数的初始化代表调用代码”）？

@n.1.8e9-where's-my-sharem。 ，谢谢，很好，在您的示例中，所有 3 个编译器至少都持有相同的观点。并且在聚合初始值设定项的情况下，它需要有公共析构函数，因此至少从对称的角度来看，需要公共构造函数。但让我们看看标准是怎么说的。

好吧，他们都这样做了，可能是因为标准规定了他们应该做什么。 “在默认参数出现的地方查找默认参数中的名称，并检查语义约束。” “在声明时检查访问是否有默认参数 ([dcl.fct.default])，而不是在默认参数的任何使用点。”我猜想默认成员初始化器也是如此。如果标准没有明确要求，这是一个应该修复的疏忽。其他任何事情都会不一致和令人惊讶。

【参考方案1】：

...带有聚合结构B ...

为了完整起见，让我们首先注意 B 确实是 C++14 到 C++20 中的聚合，根据 [dcl.init.aggr]/1（N4861（2020 年 3 月布拉格后工作草案/C+ +20 DIS))：

聚合是一个数组或一个类（[class]）

(1.1) 没有用户声明或继承的构造函数 ([class.ctor])， (1.2) 没有私有或受保护的直接非静态数据成员 ([class.access])， (1.3) 没有虚函数 ([class.virtual])，并且 (1.4) 没有虚拟、私有或受保护的基类 ([class.mi])。

而在 C++11 中，B 不符合聚合条件，因为它违反了非静态数据成员没有大括号或相等初始化器，该要求已在 C 中删除++14.

因此，根据[dcl.init.list]/3 B x1 和B y 都是聚合初始化：

定义了 T 类型的对象或引用的列表初始化 如下：

[...] (3.4) 否则，如果 T 是聚合，则执行聚合初始化 ([dcl.init.aggr])。

对于前一种情况，B x1，B 的数据成员a 是聚合的显式初始化元素，根据[dcl.init.aggr]/3。这意味着，根据[dcl.init.aggr]/4，尤其是/4.2，数据成员是从初始化子句复制初始化的，这需要在上下文中构造一个临时的A对象聚合初始化，使程序格式错误，因为A的匹配构造函数是私有的。

B x1; // needs A::A(int) to create an A temporary
        // that in turn will be used to copy-initialize
        // the data member a of B.

如果我们改为在初始化子句中使用A 对象，则无需在聚合初始化的上下文中访问A 的私有构造函数，并且程序是良构的。

class A  
  public:
    static A get()  return 42; 
  private:
    A(int)
    friend struct B;
;

struct B  A a1; ;

int main() 
    auto aA::get();
    [[maybe_unused]] B xa; // OK

对于后一种情况，B y，根据[dcl.init.aggr]/3.3，B 的数据成员a 不再是聚合的显式初始化元素，并且根据[dcl.init.aggr]/5，尤其是/5.1

对于非联合聚合，每个不是显式 初始化元素的初始化如下：

(5.1) 如果元素具有默认成员初始化程序 ([class.mem])，则从该初始化程序初始化元素。 [...]

并且B 的数据成员a 是从其默认成员初始化程序初始化的，这意味着不再从无法访问的上下文中访问私有构造函数A::A(int)。

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最后是私有析构函数的情况

如果我们将私有析构函数添加到A，那么所有编译器都会显示正确的错误：

受[dcl.init.aggr]/8[强调我的]管理：

类类型的每个元素的析构函数可能被调用 ([class.dtor]) 从发生聚合初始化的上下文中。 [注意：此规定确保如果抛出异常（[except.ctor]），可以为完全构造的子对象调用析构函数。 ——尾注]

【参考方案2】：

在我看来，GCC 和 CLANG 的行为是正确的，但 MVSC 却不是，原因如下：

正如您已经提到的，struct B 是一个聚合，因此在对 B 使用列表初始化时会发生聚合初始化 (list initialization 由于初始化列表为空，所以使用默认成员初始化（aggregate initialization 由于 B 是 A 的朋友，因此允许使用 A 的私有构造函数进行默认成员初始化

只是为了你不清楚的情况（至少我不清楚）。 B x1; 行导致编译器错误，因为编译器在执行 B 的成员 a 的复制初始化之前，试图找到一种方法将初始化器列表中的整数 1 转换为 A 的实例。但是没有办法在那个地方执行那个转换，因为 A 的构造函数是私有的。这就是你得到那个编译器错误的原因

【讨论】：

谢谢，但我认为在B 行中发生了聚合初始化。如果我们将私有析构函数添加到A，那么所有编译器都会显示正确的错误：gcc.godbolt.org/z/3vKTe5n7c

是的，发生了聚合初始化，但是在初始化列表中没有初始化子句的成员（成员 a 就是这种情况）由它们的默认成员初始化器（即A1 代表成员 a)。