为什么就地成员初始化在 C++11 中使用复制构造函数？

Question

我对下面的代码有点困惑：

struct A {
  std::atomic<int> a = 0;
};

这会报错：

复制“std::atomic”类型的成员子对象调用已删除的构造函数

但几乎相同的代码确实有效：

struct A {
  std::atomic<int> a = {0};
};

好吧，如果第一个变体需要复制构造函数，那么它必须使用operator=()。可是等等！此运算符在没有复制构造函数的情况下完美工作：

A a;
a.a = 1;

谁能解释一下这两种就地初始化是如何在简单操作方面进行扩展的？为什么第一个需要复制构造函数？

Answer 1

所有引用均指向 N3797，C++1y 当前工作草案。 §8.5 初始化器 [dcl.init]/15 状态：

表单中发生的初始化

T x = a;

以及参数传递、函数返回、抛出异常 (15.1)、处理异常 (15.3)，聚合成员初始化 (8.5.1) 称为 copy-initialization。 [注意：复制初始化可能会调用移动（12.8）。 ——尾注]

所以声明：

std::atomic<int> a = 0;

正在执行复制初始化。根据 8.5/17：

初始化器的语义如下。 目标类型是被初始化的对象或引用的类型，源类型是初始化表达式的类型。如果初始化器不是单个（可能是带括号的）表达式，则源类型未定义。

这里的目标类型是std::atomic<int>，源类型是int（即decltype(0)）。为了确定初始化的语义，我们必须确定第 17 段中的哪一个适用：

• 如果初始化程序是（非括号）braced-init-list，则对象或引用是列表初始化的 (8.5.4)。
• 如果目标类型是引用类型，请参见 8.5.3。
• 如果目标类型是字符数组、char16_t 数组、char32_t 数组或wchar_t 数组，并且初始值设定项是字符串文字，请参阅 8.5.2。李>
• 如果初始值设定项是()，则对象是值初始化的。
• 否则，如果目标类型是数组，则程序格式错误。
• 如果目标类型是（可能是 cv 限定的）类类型：
  • 如果初始化是直接初始化，或者如果是复制初始化，其中源类型的 cv 非限定版本与目标类相同或派生类，... [不适用，来源类型为int]
  • 否则（即，对于剩余的复制初始化情况），用户定义的转换序列可以从源类型转换为目标类型，或者（当转换函数 使用) 对其派生类进行枚举，如 13.3.1.4 中所述，并通过重载决议 (13.3) 选择最佳的一个。如果转换无法完成或不明确，则 初始化格式不正确。以初始化表达式作为参数调用所选函数；如果函数是构造函数，则调用初始化 cv-unqualified 的临时 目标类型的版本。临时是prvalue。调用的结果（即 根据上面的规则，构造函数情况下的临时）然后用于直接初始化， 作为复制初始化目标的对象。在某些情况下，实现 允许通过构造 中间结果直接放入正在初始化的对象中；见 12.2、12.8。
• ...

我们到了。初始化表达式 - 0 - 通过创建使用 std::atomic<int>(int) 构造函数初始化的临时对象转换为 std::atomic<int>。该临时对象用于直接初始化原始std::atomic<int> 对象。我们之前忽略的另一个“（可能是 cv 限定的）类类型”项目符号现在适用：

• 如果初始化是直接初始化，或者如果是复制初始化，其中源类型的 cv 非限定版本与目标类相同或派生类，则考虑构造函数。枚举了适用的构造函数（13.3.1.3），并通过重载决议（13.3）选择最佳构造函数。调用如此选择的构造函数来初始化对象，使用初始化表达式或 expression-list 作为其参数。如果没有构造函数适用，或者重载决议不明确，则初始化格式错误。

回想一下，新的初始值设定项是纯右值std::atomic<int>。重载解析确定没有合适的std::atomic<int> 构造函数接受单个参数std::atomic<int>&&（std::atomic<int> 不可移动或可复制）并诊断程序为格式错误。

对于问题的第二部分，

std::atomic<int> a = {0};

再次按照 8.5/15 进行复制初始化。然而，这一次，8.5/17 的第一个项目符号适用：

• 如果初始化程序是（非括号）braced-init-list，则对象或引用是列表初始化的 (8.5.4)。

对于list-initialization，我们必须看8.5.4/3：

T 类型的对象或引用的列表初始化定义如下：

• 如果 T 是聚合，则执行聚合初始化 (8.5.1)。
• 否则，如果初始值设定项列表没有元素且T 是具有默认构造函数的类类型，则该对象是值初始化的。
• 否则，如果T是std::initializer_list<E>的特化，则按如下所述构造prvalueinitializer_list对象并用于根据从相同类型的类中初始化对象的规则来初始化对象(8.5)。
• 否则，如果T 是类类型，则考虑构造函数。枚举适用的构造函数，并通过重载决议（13.3、13.3.1.7）选择最佳构造函数。如果需要缩小转换（见下文）来转换任何参数，则该程序是非良构的。
• ...

std::atomic<int> 是类类型，不是聚合或initializer_list 特化，因此考虑构造函数。 std::atomic<int>::atomic(int) 构造函数将被选为完美匹配并用于初始化对象。

Answer 2

让我们考虑第一种情况

struct A {
  std::atomic<int> a = 0;
};

要使此初始化成功，需要有一个可访问的复制构造函数。但是复制构造函数被定义为已删除。

atomic(const atomic&) = delete;

所以编译器会报错。

第二种情况

struct A {
  std::atomic<int> a = {0};
};

如果使用初始化列表，则不需要复制构造函数。编译器搜索一个接受一个int参数的构造函数，并且这样的构造函数确实存在，所以它被调用了。

constexpr atomic(T) noexcept;

或者如果用模板参数替换int类型

constexpr atomic(int) noexcept;

根据 C++ 标准，如果一个类没有第一个参数类型为 std::initializer_list 的构造函数（当指定了初始化列表时）那么

3 定义了类型 T 的对象或引用的列表初始化 如下：...

否则，如果 T 是类类型，则考虑构造函数。这 枚举适用的构造函数并选择最好的构造函数 通过重载决议（13.3、13.3.1.7）。如果收窄 转换（见下文）需要转换任何参数， 程序格式不正确。

最后一种情况

A a;
a.a = 1;

这使用赋值运算符

T operator=(T) noexcept;

或者如果用模板参数替换int类型

int operator=(int) noexcept;

所以没有问题。