A necessidade de inicialização sem construtor

Preciso inicializar sem construtor

• Introdução

  • Ao aprender C++ pela primeira vez, você descobre os casos em que o compilador fornece um construtor padrão.
  • Isso leva à preocupação com o risco de um objeto não ser inicializado em certas situações.

• Inicialização padrão e inicialização por valor

  • T t; realiza inicialização padrão.
    • Se T for um tipo de classe e tiver construtor padrão, ele será executado.
    • Se T for um tipo de array, cada elemento será inicializado por padrão.
    • Caso contrário, nada acontece.
  • T t{}; realiza inicialização por valor.
    • Se T for um tipo de classe, faz inicialização padrão quando não houver construtor padrão ou quando houver um construtor padrão fornecido pelo usuário ou deletado.
    • Caso contrário, primeiro inicializa com zero e depois faz inicialização padrão.
    • Se T for um tipo de array, cada elemento será inicializado por valor.
    • Caso contrário, inicializa com zero.

• Construtor padrão

  • Se você não declarar um construtor padrão, o compilador declara um construtor padrão implicitamente.
  • O construtor padrão declarado implicitamente tem corpo vazio e lista de inicialização de membros vazia.
  • Exemplo:

    struct T {
      int x;
      T() = default;
    };
    T t{};
    std::cout << t.x << std::endl; // resultado da saída é 0
    

• Construtor padrão definido implicitamente

  • Se o construtor padrão for declarado implicitamente ou declarado explicitamente como default, o compilador fornece um construtor padrão definido implicitamente.
  • Exemplo:

    struct T {
      T();
    };
    T::T() = default;
    T t{};
    std::cout << t.x << std::endl; // resultado da saída é valor lixo
    

• Casos em que não é possível fornecer um construtor padrão

  • Quando T tem um membro de referência não estático
  • Quando T tem um membro não estático ou uma classe base não abstrata que não pode ser construída por padrão ou destruída
  • Quando T tem um membro const não estático sem inicializador de membro padrão

• Inicialização correta

  • T t{}; realiza inicialização por lista.
  • A inicialização por lista se divide em inicialização direta por lista e inicialização por cópia com lista.
  • Exemplo:

    struct S {
      int a;
      float b;
      char c;
    };
    S s{3, 4.0f, 'S'}; // nenhuma chamada de construtor
    

• Inicialização por lista e inicialização de agregados

  • A inicialização de agregados é uma forma especial de inicialização por lista, em que cada elemento da classe ou do array é inicializado por cópia a partir de cada elemento da lista de inicialização.
  • Exemplo:

    struct A {
      const int x;
    };
    A a{}; // a.x é inicializado com 0
    

• Inicialização com parênteses

  • A inicialização com parênteses realiza inicialização direta sem lista.
  • Exemplo:

    struct T {
      const int& r;
    };
    T t(42); // t.r é uma referência para 42
    

• Resumo

  • As regras de inicialização são complexas, mas escrever construtores manualmente evita a maioria dos problemas.
  • Em vez de deixar isso para o compilador, é melhor escrever o construtor diretamente.

Opinião do GN⁺

• Este texto explica bem a complexidade das regras de inicialização em C++.
• Entender as regras de inicialização em C++ é importante, pois isso afeta bastante a estabilidade e o desempenho do código.
• Escrever construtores diretamente é a melhor forma de evitar problemas de inicialização.
• Uma linguagem com funcionalidade semelhante é Rust, que tem regras de inicialização mais claras.
• Ao adotar novas tecnologias, é importante compreender e usar corretamente detalhes como as regras de inicialização.

[GN⁺]

Comentários no Hacker News

• O resultado da inicialização de t será 0

  • Isso ocorre porque t é inicializado por valor e, como T não tem um construtor padrão definido pelo usuário, o objeto é zerado antes de o construtor padrão ser chamado

• O construtor padrão inicializa os membros por padrão, o que é diferente de inicialização por valor

• O GCC parece concordar com isso

• O autor deixou passar que na verdade está inicializando x por valor

  • O resultado sai diferente do esperado

• Os detalhes das regras são complexos e às vezes têm partes irracionais

  • Mas, na maioria dos casos, é possível obter o resultado esperado

• Tornar a inicialização padrão explicitamente possível seria uma grande melhoria

  • Como a inicialização por valor é comum, é preciso escrever comentários quando se quer inicialização padrão
  • Uma sintaxe como std::array<int, 100> = void; seria melhor

• A ligação entre inicialização por lista e inicialização de agregados é que, quando a inicialização por lista é feita sobre um agregado, a inicialização de agregado é realizada

  • Porém, se a lista tiver apenas um argumento, é feita inicialização direta

• O caso de um elemento funciona de forma diferente de dois ou mais elementos

  • Isso acontece em uma linguagem em que criar structs a partir de parameter packs está ficando cada vez mais simples

• É possível escrever o próprio construtor e inicializar uma tupla ou array com apenas um elemento fornecido

  • Mas, em casos especiais, o construtor errado pode ser chamado

• Quando a lista de inicialização do C++11 apareceu pela primeira vez, descobrir isso pareceu loucura

• Menção a "I Have No Mouth, and I Must Scream" (1967)

• Uso da sintaxe T::T() = default;

• Espera-se que a saída seja 0, mas na prática sairá um valor lixo

  • Nem tudo pode ser perfeito

• Permite que consumidores da biblioteca alterem o comportamento da biblioteca

• Se quiser ainda mais complexidade de C++, a recomendação é o C++ FQA

  • Já se passaram 15 anos, mas ele continua válido porque o C++ quase nunca remove recursos ou comportamentos antigos

• O tema do blog foi inspirado em computadores da era DEC, mas é limpo e minimalista

  • Refrescante

• Ler isso dá uma sensação de tontura

  • Lembra de quando se tentava entender construtores em Java e inicialização de objetos

• Go e Rust não têm construtores especiais, o que simplifica muita coisa

  • Fica a curiosidade se alguém já sentiu falta de construtores depois de parar de usá-los

• Fica a curiosidade se existe alguma ferramenta de C++ que mostre todos os comportamentos implícitos

  • Por exemplo, todos os construtores adicionados, construtores de cópia implícitos etc.

• Há informação incorreta sobre a classe

  • Se um construtor for declarado, o construtor padrão não é fornecido, e a inicialização padrão falha com diagnóstico do compilador

• A afirmação de que "T t; não faz nada" está errada

  • No código de exemplo, T t; falha

• O cabeçalho do blog tem um painel frontal da DEC