是否可以防止遗漏聚合初始化成员？答案

【问题标题】：Is it possible to prevent omission of aggregate initialization members?是否可以防止遗漏聚合初始化成员？
【发布时间】：2020-05-25 19:00:28
【问题描述】：

我有一个包含许多相同类型成员的结构，就像这样

struct VariablePointers {
   VariablePtr active;
   VariablePtr wasactive;
   VariablePtr filename;
};

问题是如果我忘记初始化结构成员之一（例如wasactive），像这样：

VariablePointers{activePtr, filename}

编译器不会抱怨它，但我会得到一个部分初始化的对象。我怎样才能防止这种错误？我可以添加一个构造函数，但它会重复两次变量列表，所以我必须输入三次！

如果有 C++11 的解决方案（目前我仅限于该版本），请添加 C++11 答案。不过，也欢迎更新的语言标准！

【问题讨论】：

键入构造函数听起来并不那么糟糕。除非你有太多的成员，在这种情况下，也许重构是合适的。
@Someprogrammerdude 我认为他的意思是错误是您可能不小心忽略了初始化值
@theWiseBro 如果您知道数组/向量如何帮助您，您应该发布答案。不是很明显，我没看到
@Someprogrammerdude 但它甚至是一个警告吗？用VS2019看不到。
有一个-Wmissing-field-initializers 编译标志。

标签： c++ aggregate-initialization

【解决方案1】：

我想这不是一个优雅而方便的解决方案......但也应该适用于 C++11 并给出编译时（而不是链接时）错误。

这个想法是在你的结构中添加一个额外的成员，在最后一个位置，一个没有默认初始化的类型（并且不能用 VariablePtr 类型的值初始化（或者任何前面的值的类型）

举例

struct bar
 {
   bar () = delete;

   template <typename T> 
   bar (T const &) = delete;

   bar (int) 
    { }
 };

struct foo
 {
   char a;
   char b;
   char c;

   bar sentinel;
 };

这样你就不得不在你的聚合初始化列表中添加所有元素，包括显式初始化最后一个值的值（sentinel 的整数，在示例中）或者你得到一个“调用已删除的构造函数'bar'”错误。

所以

foo f1 {'a', 'b', 'c', 1};

编译和

foo f2 {'a', 'b'};  // ERROR

没有。

不幸的是

foo f3 {'a', 'b', 'c'};  // ERROR

无法编译。

-- 编辑--

正如 MSalters 所指出的（谢谢），在我的原始示例中存在一个缺陷（另一个缺陷）：bar 值可以用char 值初始化（可转换为int），所以可以使用初始化后

foo f4 {'a', 'b', 'c', 'd'};

这可能会让人非常困惑。

为了避免这个问题，我添加了以下已删除的模板构造函数

 template <typename T> 
 bar (T const &) = delete;

所以前面的f4 声明给出了编译错误，因为d 值被删除的模板构造函数截获

【讨论】：

谢谢，这很好！正如您提到的那样，它并不完美，并且也使foo f; 无法编译，但也许这更像是一个功能而不是这个技巧的缺陷。如果没有比这更好的建议，我会接受。
为了便于阅读，我会让 bar 构造函数接受一个名为 init_list_end 的 const 嵌套类成员
@GonenI - 为了便于阅读，您可以接受enum，并命名init_list_end（或简单地list_end）该enum 的值；但是可读性增加了很多打字，所以，鉴于附加值是这个答案的弱点，我不知道这是否是个好主意。
可能在bar 的标题中添加类似constexpr static int eol = 0; 的内容。 test{a, b, c, eol} 对我来说似乎很容易阅读。
@n314159 - 好吧...变成bar::eol;它几乎与传递 enum 值一样；但我认为这并不重要：答案的核心是“在你的结构中添加一个额外的成员，在最后一个位置，没有默认初始化的类型”； bar 部分只是显示解决方案有效的一个简单示例；确切的“没有默认初始化的类型”应该取决于情况（恕我直言）。

【解决方案2】：

最简单的方法是不给成员的类型一个无参数的构造函数：

struct B
{
    B(int x) {}
};
struct A
{
    B a;
    B b;
    B c;
};

int main() {

        // A a1{ 1, 2 }; // will not compile 
        A a1{ 1, 2, 3 }; // will compile

另一种选择：如果您的成员是 const & ，则必须初始化所有成员：

struct A {    const int& x;    const int& y;    const int& z; };

int main() {

//A a1{ 1,2 };  // will not compile 
A a2{ 1,2, 3 }; // compiles OK

如果您可以使用一个虚拟的 const & 成员，则可以将其与 @max66 的哨兵想法结合起来。

struct end_of_init_list {};

struct A {
    int x;
    int y;
    int z;
    const end_of_init_list& dummy;
};

    int main() {

    //A a1{ 1,2 };  // will not compile
    //A a2{ 1,2, 3 }; // will not compile
    A a3{ 1,2, 3,end_of_init_list() }; // will compile

来自 cppreference https://en.cppreference.com/w/cpp/language/aggregate_initialization

如果初始化子句的数量小于成员或初始化列表完全为空，其余成员是值初始化的。如果引用类型的成员是其中之一剩下的成员，程序是错误的。

另一种选择是采用 max66 的哨兵思想并添加一些语法糖以提高可读性

struct init_list_guard
{
    struct ender {

    } static const end;
    init_list_guard() = delete;

    init_list_guard(ender e){ }
};

struct A
{
    char a;
    char b;
    char c;

    init_list_guard guard;
};

int main() {
   // A a1{ 1, 2 }; // will not compile 
   // A a2{ 1, init_list_guard::end }; // will not compile 
   A a3{ 1,2,3,init_list_guard::end }; // compiles OK

【讨论】：

不幸的是，这使得A 无法移动并改变了复制语义（A 不再是值的集合，可以这么说）:(
@JohannesSchaub-litb 好的。我编辑的答案中的这个想法怎么样？
@JohannesSchaub-litb：同样重要的是，第一个版本通过使成员指针增加了一个间接级别。更重要的是，它们必须是对的引用，并且 1,2,3 对象实际上是自动存储中的本地对象，当函数结束时超出范围。在具有 64 位指针（如 x86-64）的系统上，它使 sizeof(A) 变为 24 而不是 3。
一个虚拟引用将大小从 3 个字节增加到 16 个字节（用于对齐指针（引用）成员 + 指针本身的填充。）只要你从不使用引用，它可能没问题指向超出范围的对象。我当然会担心它不会优化，并且复制它肯定不会。（一个空的类除了它的大小之外有更好的优化机会，所以这里的第三个选项是最不坏的，但它仍然在每个对象中花费空间，至少在某些 ABI 中。我仍然担心填充伤害在某些情况下进行优化。）

【解决方案3】：

如果缺少所需的初始化程序，这是一个触发链接器错误的技巧：

struct init_required_t {
    template <class T>
    operator T() const; // Left undefined
} static const init_required;

用法：

struct Foo {
    int bar = init_required;
};

int main() {
    Foo f;
}

结果：

/tmp/ccxwN7Pn.o: In function `Foo::Foo()':
prog.cc:(.text._ZN3FooC2Ev[_ZN3FooC5Ev]+0x12): undefined reference to `init_required_t::operator int<int>() const'
collect2: error: ld returned 1 exit status

注意事项：

在 C++14 之前，这完全可以防止 Foo 成为聚合。
这在技术上依赖于未定义的行为（违反 ODR），但应该适用于任何健全的平台。

【讨论】：

你可以删除转换运算符，然后是编译器错误。
@jrok 是的，但只要声明了Foo，它就是一个，即使您从未真正调用过操作员。
@jrok 但是即使提供了初始化它也不会编译。 godbolt.org/z/yHZNq_ 附录： 对于 MSVC，它按照您的描述工作：godbolt.org/z/uQSvDa 这是一个错误吗？
不幸的是，这个技巧不适用于 C++11，因为它将成为非聚合 :( 我删除了 C++11 标签，所以你的答案也是可行的（请不要删除它），但如果可能的话，仍然首选 C++11 解决方案。
@Quentin：我建议在答案中列出缺点，以便未来读者考虑使用它。它看起来是侵入性最小的（编译器选项或静态分析除外），并且可能最不可能损害优化（至少不改变大小）！但是对于某些用例来说，制作非聚合可能不值得，应该在答案中列出。

【解决方案4】：

对于CppCoreCheck，有一条规则可以准确检查，如果所有成员都已初始化并且可以从警告变为错误 - 当然这通常是程序范围的。

更新：

您要检查的规则是类型安全Type.6 的一部分：

Type.6：总是初始化一个成员变量：总是初始化，可能使用默认构造函数或默认成员初始化器。

【讨论】：

【解决方案5】：

对于 clang 和 gcc，您可以使用 -Werror=missing-field-initializers 进行编译，这会将缺少字段初始值设定项的警告变为错误。 godbolt

编辑： 对于 MSVC，即使在级别 /Wall 上似乎也没有发出警告，所以我认为使用此编译器无法警告缺少初始化程序。 godbolt

【讨论】：