C++在對(duì)象值的初始化問(wèn)題上顯得變幻莫測(cè)。比如說(shuō)，你寫(xiě)下了下面的代碼：
在一些上下文里，x會(huì)確保得到初始化（為零），但是另一些情況下則不會(huì)，如果你這樣編寫(xiě)：
class Point {
int x, y;
};
...
Point p;
p的數(shù)據(jù)成員在一些情況下會(huì)確保得到初始化（為零），但是另一些情況則不會(huì)。如果你以前學(xué)習(xí)的語(yǔ)言沒(méi)有對(duì)象初始化的概念，那么請(qǐng)你注意了，因?yàn)檫@很重要。
讀取未初始化的數(shù)據(jù)將導(dǎo)致未定義行為。在一些語(yǔ)言平臺(tái)中，通常情況下讀取未初始化的數(shù)據(jù)僅僅是使你的程序無(wú)法運(yùn)行罷了。更典型的情況是，這樣的讀取操作可能會(huì)得到內(nèi)存中某些位置上的半隨機(jī)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將會(huì)“污染”需要賦值的對(duì)象，最終，程序的行為將變得十分令人費(fèi)解，你也會(huì)陷入煩人的除錯(cuò)工作中。
現(xiàn)在，人們制定了規(guī)則來(lái)規(guī)定對(duì)象在什么時(shí)候必須被初始化，以及什么時(shí)候不會(huì)。但是遺憾的是，這些規(guī)則太過(guò)復(fù)雜了——在我看來(lái)，你根本沒(méi)必要去記憶它們。整體上講，如果你正在使用C++中C語(yǔ)言的一部分（參見(jiàn)條目1），并且這里的初始化會(huì)引入運(yùn)行時(shí)開(kāi)銷(xiāo)，那么此時(shí)初始化工作無(wú)法確保完成。但當(dāng)你使用非C的C++部分時(shí)，情況有時(shí)就會(huì)改變。這便可以解釋為什么數(shù)組（C++中的C語(yǔ)言）不會(huì)確保得到初始化，而一個(gè)vector（C++中的STL）會(huì)。
解決這類(lèi)表面上的不確定性問(wèn)題最好的途徑就是：總是在使用對(duì)象之前對(duì)它們進(jìn)行初始化。對(duì)于內(nèi)建類(lèi)型的非成員對(duì)象，你需要手動(dòng)完成這一工作。請(qǐng)看下邊的示例：
int x = 0; // 手動(dòng)初始化一個(gè)int值
const char * text = "A C-style string"; // 手動(dòng)初始化一個(gè)指針（見(jiàn)條目3）
double d;
std::cin >> d; // 通過(guò)讀取輸入流進(jìn)行“初始化”
對(duì)于其他大多數(shù)情況而言，初始化的重?fù)?dān)就落在了構(gòu)造函數(shù)的肩上。這里的規(guī)則很簡(jiǎn)單：確保所有構(gòu)造函數(shù)都對(duì)整個(gè)對(duì)象做出完整的初始化。
遵守這一規(guī)則是件很容易的事情，但是還有件重要的事：不要把賦值和初始化搞混了。請(qǐng)看下邊示例中的構(gòu)造函數(shù)，它是通訊錄中用于表示條目的類(lèi)：
class PhoneNumber { ... };
class ABEntry { // ABEntry = "Address Book Entry"
public:
ABEntry(const std::string& name, const std::string& address,
const std::list<PhoneNumber>& phones);
private:
std::string theName;
std::string theAddress;
std::list<PhoneNumber> thePhones;
int num TimesConsulted;
};
ABEntry::ABEntry(const std::string& name, const std::string& address,
const std::list<PhoneNumber>& phones)
{
theName = name; // 以下這些是賦值，而不是初始化
theAddress = address;
thePhones = phones;
numTimesConsulted = 0;
}
上邊的做法可以讓你得到一個(gè)包含你所期望值的ABEntry對(duì)象，但是這仍不是最優(yōu)的做法。C++的規(guī)則約定：一個(gè)對(duì)象的數(shù)據(jù)成員要在進(jìn)入構(gòu)造函數(shù)內(nèi)部之前得到初始化。在ABEntry的構(gòu)造函數(shù)內(nèi)部，theName、theAddress以及thePhones并不是得到了初始化，而是被賦值了。初始化工作應(yīng)該在更早的時(shí)候進(jìn)行：在進(jìn)入ABEntry構(gòu)造函數(shù)內(nèi)部之前，這些數(shù)據(jù)成員的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)應(yīng)該自動(dòng)得到調(diào)用。注意這對(duì)于numTimesConsulted不成立，因?yàn)樗莾?nèi)建數(shù)據(jù)類(lèi)型的。對(duì)它而言，在被賦值以前，誰(shuí)也不能確保它得到了初始化。
編寫(xiě)ABEntry的構(gòu)造函數(shù)的一個(gè)更好的辦法是使用成員初始化表，而不是為成員一一賦值：
ABEntry::ABEntry(const std::string& name, const std::string& address,
const std::list<PhoneNumber>& phones)
: theName(name),
theAddress(address), // 現(xiàn)在這些是初始化
thePhones(phones),
numTimesConsulted(0)
{} // 現(xiàn)在構(gòu)造函數(shù)內(nèi)部是空的
如果僅看運(yùn)行結(jié)果，上面的構(gòu)造函數(shù)與更靠前一些的那個(gè)是一樣的，但是后者的效率更高些。為數(shù)據(jù)成員賦值的版本首先調(diào)用了theName、theAddress以及thePhones的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)來(lái)初始化它們，在默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)已經(jīng)為它們分配好了值之后，立即又為它們重新賦了一遍值。于是默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)的所有工作就都白費(fèi)了。使用成員初始化表的方法可以避免這一浪費(fèi)，這是因?yàn)椋撼跏蓟碇械膮?shù)對(duì)于各種數(shù)據(jù)成員均使用構(gòu)造函數(shù)參數(shù)的形式出現(xiàn)。這樣，theName就通過(guò)復(fù)制name的值完成了構(gòu)造，theAddress通過(guò)復(fù)制address的值完成構(gòu)造，thePhones通過(guò)復(fù)制phones的值完成構(gòu)造。對(duì)于大多數(shù)類(lèi)型來(lái)說(shuō)，相對(duì)于“先調(diào)用默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)再調(diào)用拷貝運(yùn)算符”而言，通過(guò)單一的調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)更加高效——在一些情況下尤其明顯。
對(duì)于內(nèi)建類(lèi)型的對(duì)象，比如numTimeConsulted，初始化與賦值的開(kāi)銷(xiāo)是完全相同的，但是為了保證程序的一致性，最好通過(guò)成員初始化的方式對(duì)所有成員進(jìn)行初始化。類(lèi)似地，即使你期望讓默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)來(lái)構(gòu)造一個(gè)數(shù)據(jù)成員，你仍可以使用成員初始化表，只是不為初始化參數(shù)指定一個(gè)具體的值而已。比如，如果ABEntry擁有一個(gè)沒(méi)有參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，它可以這樣實(shí)現(xiàn)：
ABEntry::ABEntry()
:theName(), // 調(diào)用theName的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)；
theAddress(), // theAddress和thePhones同上；
thePhones(), // 但是numTimesConsulted
numTimesConsulted(0) // 一定要顯性初始化為零
{}
由于成員初始化表中沒(méi)有為用戶(hù)定義類(lèi)型的數(shù)據(jù)成員指定初始值時(shí)，編譯器會(huì)自動(dòng)為這些成員調(diào)用默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，因此一些程序員會(huì)認(rèn)為上文中的做法顯得有些多余。這是可以理解的，但是“總將每個(gè)數(shù)據(jù)成員列在初始化表中”這一策略可以避免你去回憶列表中是哪個(gè)成員被忽略了從而無(wú)法得到初始化。比如說(shuō)，如果你因?yàn)?span style="font-family:"Courier New";">numTimesConsulted是內(nèi)建數(shù)據(jù)類(lèi)型的，就不將其列入成員初始化表中，那么你的代碼便極有可能呈現(xiàn)出未定義行為。
有些時(shí)候使用初始化表是必須的，即使是對(duì)于內(nèi)建類(lèi)型。舉例說(shuō)，const或者引用的數(shù)據(jù)成員必須得到初始化，它們不能被賦值（另請(qǐng)參看條目5）。至于數(shù)據(jù)成員什么時(shí)候必須在成員初始化表中進(jìn)行初始化，什么時(shí)候沒(méi)有必要，如果你不希望去記憶這些規(guī)則，那么最簡(jiǎn)便的選擇就是永遠(yuǎn)都使用初始化表。一些時(shí)候初始化表是必須的，而且通常會(huì)獲得比賦值更高的效率。
許多類(lèi)都包含多個(gè)構(gòu)造函數(shù)，每個(gè)構(gòu)造函數(shù)都有自己的成員初始化表。如果某個(gè)類(lèi)擁有非常多的數(shù)據(jù)成員和/或基類(lèi)時(shí)，這些初始化列表中將會(huì)存在不少無(wú)意義的重復(fù)代碼，程序員們也會(huì)感到厭煩。在這種情況下，忽略表中的一些條目也并非毫無(wú)意義，這些忽略的數(shù)據(jù)成員應(yīng)符合這一條件：對(duì)它們進(jìn)行賦值還是真正的初始化沒(méi)有什么差別?？梢园堰@些賦值語(yǔ)句放在一個(gè)單一（當(dāng)然是私有的）的函數(shù)里，并讓所有的構(gòu)造函數(shù)在必要的時(shí)候調(diào)用這個(gè)函數(shù)。在數(shù)據(jù)成員要接收的真實(shí)的初始化數(shù)據(jù)需要從某個(gè)文件中讀取時(shí)，或者要到某個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中去查找時(shí)，這一方法尤其有用。但是總體而言，真正的成員初始化終究要比通過(guò)賦值進(jìn)行偽初始化要好。
C++也不是總那么變幻莫測(cè)，對(duì)象中數(shù)據(jù)的初始化的順序就是C++的穩(wěn)定因素之一。這個(gè)次序通常情況下是一致的：基類(lèi)應(yīng)在派生類(lèi)之前得到初始化（另參見(jiàn)條目12），在類(lèi)的內(nèi)部，數(shù)據(jù)成員應(yīng)以它們聲明的順序得到初始化。比如說(shuō)在ABEntry內(nèi)部，theName永遠(yuǎn)都是第一個(gè)得到初始化的，theAddress第二，thePhones第三，numTimesConsulted最后。即使它們?cè)诔蓡T初始化表中的排列順序不同于聲明次序，（盡管這樣做看上去應(yīng)該算作非法，但不幸的是事實(shí)并非這樣。）上述初始化順序也會(huì)得到遵循。為了不使讀者陷入困惑，也為了避免日后出現(xiàn)讓人難以理解的bug，你應(yīng)該保證初始化表中成員的順序與它們被聲明時(shí)的順序嚴(yán)格一致。
在你完成了對(duì)內(nèi)建類(lèi)型的非成員對(duì)象的顯式初始化，并且確保了構(gòu)造函數(shù)使用成員初始化表對(duì)基類(lèi)和數(shù)據(jù)成員進(jìn)行了初始化之后，需要你關(guān)心的內(nèi)容就僅剩下了一個(gè)，那就是（先長(zhǎng)舒一口氣）：在不同的置換單元中，非局部靜態(tài)對(duì)象的初始化次序是怎樣的。
讓我們來(lái)抽絲剝繭分析這個(gè)問(wèn)題：
【靜態(tài)對(duì)象（static object）】一個(gè)靜態(tài)對(duì)象在被構(gòu)造之后，它的壽命一直延續(xù)到程序結(jié)束。保存在?；蚨阎械膶?duì)象都不是這樣。靜態(tài)對(duì)象包括：全局對(duì)象、名字空間域?qū)ο?、?lèi)內(nèi)部的static對(duì)象、函數(shù)內(nèi)部的static對(duì)象，文件域的static對(duì)象。函數(shù)內(nèi)部的靜態(tài)對(duì)象通常叫做局部靜態(tài)對(duì)象（這是因?yàn)樗鼈儗?duì)于函數(shù)而言是局部的），其它類(lèi)型的靜態(tài)對(duì)象稱(chēng)為非局部靜態(tài)對(duì)象。靜態(tài)對(duì)象在程序退出的時(shí)候會(huì)被自動(dòng)銷(xiāo)毀，換句話(huà)說(shuō)，在main中止運(yùn)行的時(shí)候，靜態(tài)對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)會(huì)自動(dòng)得到調(diào)用。
【置換單元（translation unit）】一個(gè)置換單元是這樣一段源代碼：由它可以生成一個(gè)目標(biāo)文件。總的來(lái)說(shuō)置換單元就是單一一個(gè)代碼文件，以及所有被#include進(jìn)來(lái)的文件。
于是，我們所要解決的問(wèn)題中，至少包含兩個(gè)需要單獨(dú)編譯的源碼文件，每一個(gè)都至少包含一個(gè)非局部靜態(tài)對(duì)象（換句話(huà)說(shuō)，是一個(gè)全局的，或者名字空間域的，或類(lèi)內(nèi)部或者文件域的static對(duì)象）。真正的問(wèn)題是：如果一個(gè)置換單元內(nèi)的一個(gè)非局部靜態(tài)對(duì)象的初始化工作利用了另一個(gè)置換空間內(nèi)的另一個(gè)非局部靜態(tài)變量，那么所使用的對(duì)象應(yīng)該是未經(jīng)初始化的，這是因?yàn)椋憾x在不同置換單元內(nèi)的非靜態(tài)對(duì)象的初始化工作的順序是未定義的。
這里一個(gè)示例可以幫助我們理解這一問(wèn)題。假設(shè)你編寫(xiě)了一個(gè)FileSystem類(lèi)，它可以讓Internet上的文件看上去像是本地的。由于你的類(lèi)要使得整個(gè)世界看上去像是一個(gè)單一的文件系統(tǒng)，你應(yīng)該創(chuàng)建一個(gè)專(zhuān)門(mén)的類(lèi)來(lái)代表這個(gè)單一的文件系統(tǒng)，讓這個(gè)類(lèi)擁有全局的或者名字空間的作用域：
class FileSystem { // 來(lái)自你的庫(kù)
public:
...
std::size_t numDisks() const; // 許多成員函數(shù)中的一個(gè)
...
};
extern FileSystem tfs; // 供客戶(hù)端使用的對(duì)象
// "tfs" = "the file system"
一個(gè)FileSystem對(duì)象絕對(duì)是重量級(jí)的，所以說(shuō)在tfs對(duì)象被構(gòu)造之前使用它會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性后果。
現(xiàn)在設(shè)想一下，一些客戶(hù)為文件系統(tǒng)創(chuàng)建了一個(gè)文件夾的類(lèi)。很自然地，他們的類(lèi)會(huì)使用tfs對(duì)象。
class Directory { // 由類(lèi)庫(kù)的客戶(hù)創(chuàng)建
public:
Directory( params );
...
};
Directory::Directory( params )
{
...
std::size_t disks = tfs.numDisks(); // 使用 tfs 對(duì)象
...
}
進(jìn)一步設(shè)想，客戶(hù)可能會(huì)為臨時(shí)文件創(chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的Directory對(duì)象：
Directory tempDir( params ); // 存放臨時(shí)文件的文件夾
現(xiàn)在，初始化次序的重要性已然浮出水面：除非tfs在tempDir初始化之前得到初始化，否則tempDir的構(gòu)造函數(shù)將會(huì)嘗試在tfs被初始化之前使用它。但是tfs和tempDir是由不同的人、在不同的時(shí)間、在不同的源碼文件中創(chuàng)建的——這兩者都是非局部靜態(tài)對(duì)象，它們定義于不同的置換單元中。那么你如何保證tfs在tempDir之前得到初始化呢？
事實(shí)上這是不可能的。重申一遍，定義在不同置換單元內(nèi)的非靜態(tài)對(duì)象的初始化工作的順序是未定義的。當(dāng)然這是有理由的：為非局部靜態(tài)對(duì)象確定“恰當(dāng)?shù)?#8221;初始化順序是一件很有難度的工作。非常有難度。難到根本無(wú)法解決。在其大多數(shù)形式——由隱式模板實(shí)例化產(chǎn)生的多個(gè)置換單元和非局部靜態(tài)對(duì)象（也許它們是通過(guò)隱式模板實(shí)例化自行生成的）——這不僅使得確認(rèn)初始化的順序變得不可能，甚至尋找一種可行的初始化順序的特殊情況，都顯得毫無(wú)意義。
幸運(yùn)的是，一個(gè)小小的方法可以完美的解決這個(gè)難題。所要做的僅僅是把每個(gè)非局部靜態(tài)對(duì)象移入為它創(chuàng)建的專(zhuān)用函數(shù)中，函數(shù)要聲明為static的。這些函數(shù)返回一個(gè)它們所屬對(duì)象的引用。于是客戶(hù)就可以調(diào)用這些函數(shù)，而不是直接使用那些對(duì)象。也就是說(shuō)，非局部靜態(tài)對(duì)象被局部靜態(tài)對(duì)象取代了。（設(shè)計(jì)模式迷們很容易發(fā)現(xiàn)，這是單例模式（Singleton Pattern）一個(gè)通用實(shí)現(xiàn)。）
這一方法基于C++的一個(gè)約定，那就是：對(duì)于局部靜態(tài)對(duì)象來(lái)說(shuō)，在其被上述函數(shù)調(diào)用的時(shí)候，程序中第一次引入了該對(duì)象的定義，它在此時(shí)就一定會(huì)得到初始化。所以如果你不去直接訪問(wèn)非局部靜態(tài)對(duì)象，而改用“通過(guò)函數(shù)返回的引用來(lái)調(diào)用局部靜態(tài)對(duì)象”，那么你就保證了你得到的這一引用將指向一個(gè)已經(jīng)初始化的對(duì)象。作為獎(jiǎng)勵(lì)，如果你從未調(diào)用過(guò)模仿非局部靜態(tài)對(duì)象的函數(shù)，你的程序就永遠(yuǎn)不會(huì)引入對(duì)這類(lèi)對(duì)象進(jìn)行構(gòu)造和析構(gòu)的開(kāi)銷(xiāo)，而這對(duì)于真正的非局部靜態(tài)對(duì)象來(lái)說(shuō)是不可能的。
下面是關(guān)于tfs和tempDir對(duì)這一技術(shù)的應(yīng)用：
class FileSystem { ... }; // 同上
FileSystem& tfs() // 這一函數(shù)代替了tfs對(duì)象；它在
// FileSystem類(lèi)中應(yīng)該是static的
{
static FileSystem fs; // 對(duì)局部靜態(tài)對(duì)象的定義和初始化
return fs; // 返回該對(duì)象的引用
}
class Directory { ... }; // 同上
Directory::Directory( params ) // 同上，但對(duì)tfs的引用現(xiàn)在為對(duì)tfs()
{
...
std::size_t disks = tfs().numDisks();
...
}
Directory& tempDir() // 這個(gè)函數(shù)取代了tempDir對(duì)象；它在
// Directory類(lèi)中應(yīng)該是static的
{
static Directory td; // 對(duì)局部靜態(tài)對(duì)象的定義和初始化
return td; // 返回該對(duì)象的引用
}
這一改進(jìn)系統(tǒng)不需要客戶(hù)做出任何改變，除了他們所引用的是tfs()和tempDir()而不是tfs和tempDir。也就是說(shuō)，他們使用的是返回引用的函數(shù)而不是直接使用對(duì)象本身。
編寫(xiě)這一類(lèi)返回引用的函數(shù)所需要遵循的方針總是十分簡(jiǎn)單的：第1行定義和初始化一個(gè)局部靜態(tài)對(duì)象，第2行返回它的引用。如此的簡(jiǎn)單易用使得這類(lèi)函數(shù)非常適合作為內(nèi)聯(lián)函數(shù)，尤其是對(duì)它們的調(diào)用非常頻繁時(shí)（參見(jiàn)條目30）。另外，這些函數(shù)中包含著靜態(tài)對(duì)象，這一事實(shí)使得他們?cè)诙嗑€程系統(tǒng)中也會(huì)遇到問(wèn)題。在此聲明，任何種類(lèi)的非const靜態(tài)對(duì)象，無(wú)論是局部的還是非局部的，它們面對(duì)多線程都會(huì)碰到這樣那樣的問(wèn)題。解決這一問(wèn)題的方法之一是：在程序還以單線程狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，手動(dòng)調(diào)用所有的這類(lèi)返回引用的函數(shù)。這可以排除與初始化相關(guān)的競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)的出現(xiàn)。
當(dāng)然，使用此類(lèi)返回引用的函數(shù)來(lái)防止初始化次序問(wèn)題的理念，首先基于此處存在一個(gè)合理的初始化次序。如果你的系統(tǒng)要求對(duì)象A必須在對(duì)象B之前得到初始化，但是A的初始化需要以B的初始化為前提，你將會(huì)面臨一個(gè)問(wèn)題，坦白說(shuō)，你是咎由自取。然而，如果你能夠駕馭這一不正常的境況，這里介紹的解決方法仍然可以良好的為你服務(wù)，至少對(duì)于單線程應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)是這樣的。
為了避免在對(duì)象初始化之前使用它，你僅僅需要做三件事。第一，手動(dòng)初始化內(nèi)建類(lèi)型的非成員對(duì)象。第二，使用成員初始化表來(lái)初始化對(duì)象的每一部分。最后，初始化順序的不確定性使得定義于不同置換空間里非局部靜態(tài)對(duì)象難以正常運(yùn)行，你需要尋求一個(gè)新的設(shè)計(jì)方案。
時(shí)刻牢記
l 由于C++只在某些情況下對(duì)于內(nèi)建類(lèi)型對(duì)象進(jìn)行初始化，所以對(duì)它們要進(jìn)行手動(dòng)初始化。
l 對(duì)于構(gòu)造函數(shù)，要盡量使用成員初始化表，避免在構(gòu)造函數(shù)內(nèi)部進(jìn)行復(fù)制。初始化表中的次序要與成員在類(lèi)中被聲明的次序相一致。
l 要避免跨置換單元的初始化次序問(wèn)題發(fā)生，可以使用局部靜態(tài)對(duì)象來(lái)代替非局部靜態(tài)對(duì)象的方案來(lái)解決。