值初始化：默认初始化还是零初始化？

Question

我有模板化的gray_code类，它用于存储一些无符号整数，其基础位以格雷码顺序存储。 这里是：

template<typename UnsignedInt>
struct gray_code
{
    static_assert(std::is_unsigned<UnsignedInt>::value,
                  "gray code only supports built-in unsigned integers");

    // Variable containing the gray code
    UnsignedInt value;

    // Default constructor
    constexpr gray_code()
        = default;

    // Construction from UnsignedInt
    constexpr explicit gray_code(UnsignedInt value):
        value( (value >> 1) ^ value )
    {}

    // Other methods...
};

在一些通用算法中，我写了这样的东西：

template<typename UnsignedInt>
void foo( /* ... */ )
{
    gray_code<UnsignedInt> bar{};
    // Other stuff...
}

在这段代码中，我期望bar为零初始化，因此bar.value为零初始化。 然而，在遇到意外错误之后，似乎bar.value被初始化为垃圾（确切地说是4606858）而不是0u 。 这让我感到惊讶，所以我去了cppreference.com，看看上面那条线应该做什么......

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从我可以读到的，形式T object{}; 对应于值初始化 。 我觉得这句话很有意思：

在所有情况下，如果使用空的大括号{}并且T是聚合类型，则执行聚合初始化而不是值初始化。

但是， gray_code具有用户提供的构造函数。 因此，它不是聚合，因此不执行聚合初始化 。 gray_code没有构造函数采用std::initializer_list因此列表初始化也不会执行。 然后， gray_code的值初始化应遵循通常的C ++ 14值初始化规则：

1）如果T是没有默认构造函数的类类型，或者是用户提供的默认构造函数或者删除了默认构造函数，则该对象是默认初始化的。

2）如果T是没有用户提供或删除的默认构造函数的类类型（也就是说，它可能是具有默认默认构造函数的类或具有隐式定义的类），则该对象被零初始化然后它是default-initialized如果它有一个非平凡的默认构造函数。

3）如果T是数组类型，则数组的每个元素都是值初始化的。

4）否则，对象被零初始化。

如果我正确读取， gray_code有一个显式默认的（非用户提供的）默认构造函数，因此1）不适用。 它有一个默认的默认构造函数，所以2）适用： gray_code是零初始化的 。 默认的默认构造函数似乎满足了普通默认构造函数的所有要求，因此不应该进行默认初始化。 让我们看看gray_code是如何进行零初始化的：

• 如果T是标量类型，则对象的初始值是隐式转换为T的整数常量零。

• 如果T是非联合类类型，则所有基类和非静态数据成员都是零初始化的，并且所有填充都初始化为零位。 构造函数（如果有）将被忽略。

• 如果T是并集类型，则第一个非静态命名数据成员将进行零初始化，并将所有填充初始化为零位。

• 如果T是数组类型，则每个元素都是零初始化的

• 如果T是引用类型，则不执行任何操作。

gray_code是一种非联合类类型。 因此，应初始化其所有非静态数据成员，这意味着该value为零初始化。 value满足std::is_unsigned ，因此是标量类型，这意味着它应该用“隐式转换为T的整数常量零”进行初始化。

所以，如果我正确地读了所有这些，在上面的函数foo ， bar.value应该总是用0初始化，并且它永远不应该用垃圾初始化，我是对的吗？

注意：我编译我的代码的编译器是MinGW_w4 GCC 4.9.1（POSIX线程和dwarf异常）以防万一。 虽然我有时会在我的计算机上弄脏垃圾，但我从来没有通过在线编译器获得除零以外的任何东西。

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更新：似乎是一个GCC错误 ，错误是我的，而不是我的编译器。 实际上，在写这个问题时，我为了简单起见而假设

class foo {
    foo() = default;
};

和

class foo {
    foo();
};

foo::foo() = default;

是等价的。 他们不是。 以下是C ++ 14标准的引用，[dcl.fct.def.default]部分：

如果函数是用户声明的，并且在第一个声明中未明确默认或删除，则用户提供该函数。

换句话说，当我得到垃圾值时，我的默认默认构造函数确实是用户提供的，因为它在第一次声明时没有明确表示。 因此，发生的事情不是零初始化而是默认初始化。 再次感谢@Columbo指出真正的问题。

Answer 1

所以，如果我正确地读了所有这些，在上面的函数foo ， bar.value应该总是用0初始化，并且它永远不应该用垃圾初始化，我是对的吗？

是。 您的对象是直接列表初始化的。 C ++ 14的* [dcl.init.list] / 3指定了

列表初始化对象或类型T引用定义如下：

• [......不适用的要点...]

• 否则，如果T是聚合，则执行聚合初始化（8.5.1）。

• 否则，如果初始化程序列表没有元素且T是具有默认构造函数的类类型，则对象将进行值初始化。

• [...]

您的类不是聚合，因为它具有用户提供的构造函数，但它具有默认构造函数。 [dcl.init] / 7：

对值类型T的对象进行值初始化意味着：

• 如果T是一个（可能是cv限定的）类类型（第9条），没有默认构造函数（12.1）或者是用户提供或删除的默认构造函数 ，那么该对象是默认初始化的;

• 如果T是一个（可能是cv限定的）类类型而没有用户提供或删除的默认构造函数 ，那么该对象是零初始化的，并且检查默认初始化的语义约束，如果T有一个非平凡的默认构造函数，该对象是默认初始化的;

[dcl.fct.def.default] / 4：

如果特殊成员函数是用户声明的， 并且在其第一个声明中未明确默认，则由 用户提供 。

因此，您的构造函数不是用户提供的，因此该对象是零初始化的。 （构造函数因其无关紧要而未被调用）

最后，如果不清楚， 零初始化 T类型的对象或引用意味着：

• 如果T是标量类型（3.9），则将对象初始化为通过将整数0 （零）转换为T获得的值;

• 如果T是（可能是cv限定的）非联合类类型，则每个非静态数据成员和每个基类子对象都是零初始化的，并且填充初始化为零位;

• [...]

因此

• 你的编译器被窃听了

• ...或者您的代码在某些其他方面触发未定义的行为。

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*答案在C ++ 11中仍然是肯定的，尽管引用的部分并不相同。