为什么std：：initializer\u list可以不指定大小而同时分配堆栈？

Question

我从这里了解到，std：：initializer\u list不需要分配堆内存。这对我来说很奇怪，因为您可以在不指定大小的情况下接受std：：initializer\u list对象，而对于数组，您总是需要指定大小。尽管初始值设定项在内部的列表与数组几乎相同（正如帖子所建议的）。

我很难理解的是，使用C作为静态类型语言，每个对象的内存布局（和大小）必须在编译时固定。因此，每个std：：array都是另一种类型，我们只是从一个公共模板派生这些类型。但是对于std：：initializer\u list，这个规则显然不适用，因为接收函数或构造函数不需要考虑内存布局（虽然它可以从传递给其构造函数的参数派生）。只有当类型堆分配内存并且只保留存储来管理该内存时，这对我来说才有意义。那么，区别就很像std：：array和std：：vector，后者也不需要指定大小。

然而std：：initializer\u list不使用堆分配，正如我的测试所示：

#include <string>
#include <iostream>

void* operator new(size_t size)
{
    std::cout << "new overload called" << std::endl;    
    return malloc(size);
}


template <typename T>
void foo(std::initializer_list<T> args)
{
    for (auto&& a : args)
    std::cout << a << std::endl;
}

int main()
{
    foo({2, 3, 2, 6, 7});

    // std::string test_alloc = "some string longer than std::string SSO";
}

这怎么可能呢？我可以为自己的类型编写类似的实现吗？这真的可以让我在演奏编译时管弦乐队时免于搞砸我的二进制文件。

编辑：我应该注意到，我想问的问题不是编译器如何知道它应该用什么大小实例化初始化器列表（可以通过模板参数推导来实现），而是它如何与初始化器列表的所有其他实例化不是不同的类型（因此为什么您可以将不同大小的初始化器列表传递给同一个函数）。

Answer 1

再加上我自己的一些随机思考，std：：initializer\u list实际上是一种有趣的动物-它是一种嵌合体，部分STL，部分编译器构造。

如果查看适当的STL头文件，您将找到定义API的定义。但实际上，实际的实现是内置在编译器中的，所以在编写时，可以说：

std::initializer_list <int> l = { 1, 2, 3, 4, 5 };

编译器说“啊哈！一个初始化列表（和一个int的列表，要启动），我知道那是什么，我会构造一个”。确实如此。STL本身没有这样做的代码。

换句话说，对于编译器来说，std：：initializer\u list在某种程度上是一种本机类型。只是它不是，不完全，因此它是独一无二的。

Answer 2

问题是，std：：initializer\u list不会将对象保存在其内部。当您实例化它时，编译器会注入一些额外的代码来在堆栈上创建一个临时数组，并将指向该数组的指针存储在initializer\u列表中。就其价值而言，initializer\u list只不过是一个具有两个指针（或一个指针和一个大小）的结构：

template <class T>
class initializer_list {
private:
  T* begin_;
  T* end_;
public:
  size_t size() const { return end_ - begin_; }
  T const* begin() const { return begin_; }
  T const* end() const { return end_; }

  // ...
};

当你这样做时：

foo({2, 3, 4, 5, 6});

从概念上讲，发生的情况如下：

int __tmp_arr[5] {2, 3, 4, 5, 6};
foo(std::initializer_list{arr, arr + 5});

一个小的区别是，数组的生命周期不超过initializer_list的生命周期。

Answer 3

...而对于数组，您总是需要指定大小...

你是说喜欢

int a[] = {2, 3, 2, 6, 7};

？

我很难理解的是，使用C作为静态类型语言，每个的内存布局（和大小）必须在编译时固定。

初始化列表的大小在编译时与上面数组的大小一样固定——它是固定的，因为您在编译前显式编写了带括号的表达式{2, 3, 2, 6, 7}。

这怎么可能？我可以为自己的类型编写类似的实现吗？

不能截获带括号的init列表的解析。正如您所看到的，处理列表初始化的规则非常具体。

但是，std::initializer_list旨在轻量级，因此您可以直接使用它。正如另一个答案所说，您可以将其视为一个正常的隐式大小的数组，并隐式转换为类似范围的视图。