当初始化列表可用时，为啥现在使用可变参数？

Posted 2023-02-18

【中文标题】当初始化列表可用时，为啥现在使用可变参数？

【英文标题】：Why use variadic arguments now when initializer lists are available?当初始化列表可用时，为什么现在使用可变参数？

【发布时间】：2013-03-06 02:57:57

【问题描述】：

我一直想知道可变参数与初始化列表相比有什么优势。两者都提供相同的功能 - 将无限数量的参数传递给函数。

我个人认为初始化列表更优雅一些。语法不那么尴尬。

此外，随着参数数量的增加，初始化器列表的性能似乎要好得多。

除了在 C 中使用可变参数的可能性之外，我还缺少什么？

【问题讨论】：

初始化列表只能有一种类型。请记住，有可变参数模板，而不是非类型安全的 C 可变参数。

@KnowItAllWannabe：你怎么能再把它移出去？

@KnowItAllWannabe：不要这样做。 You can't be sure that always works. 我什至不确定这是否是已定义的行为。

@ipc：行为未定义的唯一方法是，如果括号初始值设定项后面的临时数组中的元素是 const。但是 8.5.4/5 并没有说数组是 const，也没有说数组的元素是 const。该部分中的示例（非规范，但仍然）显示了未提及 const 的代码。您认为行为未定义的基础是什么？ （注意，顺便说一句，我并不是在提倡以这种方式编码。我只是在挑战你关于初始化列表不支持仅移动类型的说法。）

@ipc：你在 LWS 的代码断言，因为你使用了一个移动的初始化列表来初始化 w2。 liveworkspace.org/code/2xRk1g$3 的修改后代码清楚地说明了这一点。

【参考方案1】：

如果可变参数是指省略号（如void foo(...)），那么可变模板而不是初始化列表或多或少会过时 - 仍然可能有一些用例用于使用 SFINAE 实现（例如）类型特征或 C 兼容性时的省略号，但我将在这里讨论普通用例。

实际上，可变参数模板允许参数包有不同的类型（事实上，any 类型），而初始化列表的值必须可转换为初始化列表的基础类型（并且不允许缩小转换）：

#include <utility>

template<typename... Ts>
void foo(Ts...)  

template<typename T>
void bar(std::initializer_list<T>)  

int main()

    foo("Hello World!", 3.14, 42); // OK
    bar("Hello World!", 3.14, 42); // ERROR! Cannot deduce T

因此，当需要类型推导时，初始化列表很少使用，除非参数的类型确实是同质的。另一方面，可变参数模板提供椭圆可变参数列表的类型安全版本。

此外，调用带有初始化列表的函数需要将参数括在一对大括号中，而对于带有可变参数包的函数则不然。

最后（嗯，还有其他差异，但这些与您的问题更相关），初始值设定项列表中的值是 const 对象。根据 C++11 标准的第 18.9/1 段：

initializer_list<E> 类型的对象提供对 const E 类型对象数组的访问。 [...]复制初始化列表确实 不复制底层元素。 [...]

这意味着虽然不可复制的类型可以被移入初始化列表，但它们不能被移出。这个限制可能会也可能不会满足程序的要求，但通常会使初始化列表成为保存不可复制类型的限制选择。

更一般地说，无论如何，当使用一个对象作为初始化列表的元素时，我们要么复制它（如果它是左值），要么远离它（如果它是右值）：

#include <utility>
#include <iostream>

struct X

    X()  
    X(X const &x)  std::cout << "X(const&)" << std::endl; 
    X(X&&)  std::cout << "X(X&&)" << std::endl; 
;

void foo(std::initializer_list<X> const& l)  

int main()

    X x, y, z, w;
    foo(x, y, z, std::move(w)); // Will print "X(X const&)" three times
                                  // and "X(X&&)" once

换句话说，初始化列表不能用于通过引用（*）传递参数，更不用说执行完美转发了：

template<typename... Ts>
void bar(Ts&&... args)

    std::cout << "bar(Ts&&...)" << std::endl;
    // Possibly do perfect forwarding here and pass the
    // arguments to another function...


int main()

    X x, y, z, w;
    bar(x, y, z, std::move(w)); // Will only print "bar(Ts&&...)"

---

(*) 但是，必须注意initializer lists (unlike all other containers of the C++ Standard Library) do have reference semantics，因此尽管在将元素插入初始化列表时会执行元素的复制/移动，但复制初始化列表本身不会导致任何复制/移动包含的对象（如上面引用的标准段落中所述）：

int main()

    X x, y, z, w;
    auto l1 = x, y, z, std::move(w); // Will print "X(X const&)" three times
                                       // and "X(X&&)" once

    auto l2 = l1; // Will print nothing

【讨论】：

@Gui13：谢谢，实际上还有更多内容需要补充，但我尽量简明扼要，只包括在我看来与所问问题最相关的要点 :)

可变参数模板和 C 风格的可变参数之间的另一个重要区别是可以单独编译 C 风格的可变参数函数。可变参数模板不能。

根据我上面对 ipc 的评论，initializer_lists 不能保存 move_only 类型是不正确的：liveworkspace.org/code/2xRk1g$1。

@KnowItAllWannabe：没错，它们确实可以保存只移动类型（我编辑了我的答案），但是您将无法远离它们，因为它们是 const 对象。

也许值得添加初始化列表比参数包更容易迭代？

【参考方案2】：

简而言之，C 风格的可变参数函数在编译时产生的代码比 C++ 风格的可变参数模板要少，因此如果您担心二进制大小或指令缓存压力，您应该考虑使用可变参数而不是模板来实现您的功能。

但是，可变参数模板更加安全，并且会产生更多可用的错误消息，因此您经常希望使用内联可变参数模板包装您的外联可变参数函数，并让用户调用该模板。