一点帮助理解C++代码的流程执行

Question

我正在阅读来自网站The C++ Programming Language的C++ Super-FAQ关于构造函数初始化顺序的内容。以下代码被呈现出来：

#include <iostream>
class Y {
public:
  Y();
  void f();
};
Y::Y()      { std::cout << "Initializing Y\n"; }
void Y::f() { std::cout << "Using Y\n"; }
class X {
public:
  X(Y& y);
};
X::X(Y& y) { y.f(); }
class Z {
public:
  Z();
protected:
  X x_;
  Y y_;
};
Z::Z() 
  : y_()
  , x_(y_)
{ }
int main()
{
  Z z;
  return 0;
}

这段代码打印的顺序是：

使用 Y

初始化 Y

我无法理解为什么打印顺序会是这样，因为在类Z的构造函数中，先实例化了Y类的实例y_，然后才实例化X类的实例x_。换句话说，如果要先使用方法Y :: f（），则需要先实例化一个Y，它肯定会调用其构造函数和打印例程 std::cout <<“ Initializing Y \n”;。

- Randerson

Answer 1

在 class Z 的定义中，X x_ 出现在 Y y_ 之前，因此 x_ 首先被构造和初始化。无论您将成员放置在初始化程序列表中的顺序如何，Z::Z() : y_(), x_(y_) {}，x_都会首先初始化。

由于 y_ 的构造函数尚未被调用，某些内部元素（如虚表）可能尚未初始化。实际上，在 X 的构造函数中使用此对象可能导致段错误。也许这个定义对您更好。

class Z {
public:
  Z();
protected:
  Y y_;
  X x_;
};

由于y_在x_之前定义，所以y_将首先被调用，您可以在x_的构造函数中安全地使用它。

您可能希望阅读本文的初始化顺序部分。

编辑： C++重视速度并信任程序员，因此不会尝试验证传递给它的参数。您可以将空指针转换为引用，然后使用该引用。

Y* p = 0;
X x(reinterpret_cast<Y&>(p));

如果编译器不需要解引用我们的空指针，则此代码将成功编译并运行。如果您将f定义为虚函数，或者尝试访问任何成员变量，则这将导致段错误。

- Owen Delahoy

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如果x_先被构造和初始化，但是x没有默认构造函数。 - user1438832

这种混淆实际上是导致gcc在初始化列表中不遵守顺序时打印警告的原因。 - koalo

它不使用默认构造函数，而是使用您在初始化列表中指定的构造函数。它只是不按照您编写的顺序执行，而是按照定义的顺序执行。 - Owen Delahoy

我理解你的观点。然而，不知何故，在初始化过程中调用了方法 **Y::f()**，但没有类 Y 的实例与之对应，这本不可能发生。我说得对吗？那么，这是怎么发生的呢？ - Randerson

传递给 f 的对象本质上是垃圾。该对象已被分配但未初始化。使用 Y 的成员、子类或虚函数表将不会被初始化，并且会导致未定义的行为，但在此示例中您不使用它们。 - Owen Delahoy

Answer 2

您的类Z按照以下顺序声明了两个成员：

X x_;
Y y_;

然而，它们是按相反顺序初始化的：

Z::Z()
    : y_()
    , x_(y_)
{ }

您需要注意这一点，例如请参见此问题或此问题。更改声明和初始化的顺序以匹配可以得到您期望的结果。如果顺序不匹配，则会出现未定义的行为，并且某些编译器将警告您有关顺序不匹配的信息。您链接的特定帖子在评论中说："// Bad: should have listed x_ before y_"并强调了这一点。

请注意，在初始化之前使用了y_（Y::f()）。

- doctorlove

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我认为无序的初始化列表不会导致未定义的行为。 - Owen Delahoy

我发布的问题之一声称它是正确的。我会到其他地方检查。 - doctorlove

但问题就在这里。方法（Y::f()）在没有Y的实例的情况下被调用，而程序并没有崩溃。这种行为真的很奇怪。 - Randerson