为什么std::initializer_list会复制项目？

Question

我一直以为std::initializer_list是一个轻量级的代理对象，只会从列表项中获取const引用而不是复制它们。 但后来我发现，在这种情况下实际上是执行了复制：

struct Test {
    Test() { 
        std::cout << this << " default ctor" << std::endl;
    }
    Test(const Test&) {
        std::cout << this << " copy ctor" << std::endl;
    }
    ~Test() {
        std::cout << this << " destructor" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Test a;
    Test b;
    Test c;
    std::cout << "for begin" << std::endl;
    for(const auto& current : {a, b, c}) {
        std::cout << "Current: " << &current << std::endl;
    }
    std::cout << "for end" << std::endl;
}

上述代码的输出：

0x63e5acda default ctor
0x63e5acdb default ctor
0x63e5acdc default ctor
for begin
0x63e5acdd copy ctor
0x63e5acde copy ctor
0x63e5acdf copy ctor
Current: 0x63e5acdd
Current: 0x63e5acde
Current: 0x63e5acdf
0x63e5acdf destructor
0x63e5acde destructor
0x63e5acdd destructor
for end
0x63e5acdc destructor
0x63e5acdb destructor
0x63e5acda destructor

为什么在这种情况下std::initializer_list会复制项目，而不只是获取它们的引用？是否有类似于for(auto&& x : {a, b, c})的优雅写法，但不复制现有项目？

- LanYi

---

我很好奇如何实现这个。楼主，你能否更新你的问题并寻求解决方案呢？ - SwiftMango

@texasbruce {&a, &b, &c} 会避免复制。 - M.M

@M.M，那依然是指针值的拷贝。 显然，initializer_list总是实例化一个新的实例。 - SwiftMango

@texasbruce 复制指针值没有问题，它可能会生成与迭代“引用列表”相同的代码。 - M.M

从下面的答案中可以看出，std::initializer_list有一个底层数组，因此似乎{&a, &b, &c}是唯一可行的解决方案...或者另外一种类似于some_custom_reference_holding_struct{a, b, c}的方法也可能有效，但它们可能太长或太丑了，不好使用 :/ - LanYi

@LanYi，你可以使用std::ref，像这样{ref(a), ref(b), ref(c)}。它会返回一个reference_wrapper。但是为了获得最佳性能，指针可能是最好的选择。我认为这值得向委员会提出并看看是否有更优雅的解决方案。 - SwiftMango

Answer 1

根据std::initializer_list文档：

底层数组是const T[N]类型的临时数组，其中每个元素都从原始初始化列表的相应元素进行复制初始化（除了缩小转换无效）。底层数组的生命周期与任何其他临时对象相同，除了从数组初始化initializer_list对象会像绑定到临时对象的引用一样延长数组的生命周期（具有相同的例外情况，例如用于初始化非静态类成员）。底层数组可能分配在只读内存中。

- Kiskae

---

哎呀，没有注意到 std::initializer_list 有一个底层数组... 看起来我只能做 {&a, &b, &c} 来避免拷贝... - LanYi