初期化子

初期化子は変数の初期値を指定します。 変数は次のコンテキストで初期化できます。

• 変数の定義内:

  int i = 3;
  Point p1{ 1, 2 };
  

• 関数のいずれかのパラメーターとして:

  set_point(Point{ 5, 6 });
  

• 関数の戻り値として:

  Point get_new_point(int x, int y) { return { x, y }; }
  Point get_new_point(int x, int y) { return Point{ x, y }; }
  

初期化子は次の形式で指定できます。

• 丸かっこ内の式 (または式のコンマ区切りのリスト)。

  Point p1(1, 2);
  

• 等号とそれに続く式。

  string s = "hello";
  

• 中かっこで囲まれた初期化子リスト。 次の例のように、リストは空でも、一連のリストで構成していてもかまいません。

  struct Point{
      int x;
      int y;
  };
  class PointConsumer{
  public:
      void set_point(Point p){};
      void set_points(initializer_list<Point> my_list){};
  };
  int main() {
      PointConsumer pc{};
      pc.set_point({});
      pc.set_point({ 3, 4 });
      pc.set_points({ { 3, 4 }, { 5, 6 } });
  }
  

初期化の種類

初期化には複数の種類があり、それぞれプログラム実行中のさまざまなポイントで行うことができます。 さまざまな種類の初期化は相互に排他的ではありません。たとえば、リストの初期化は値の初期化をトリガーでき、他の状況では集計の初期化をトリガーできます。

ゼロ初期化

ゼロ初期化では、変数をゼロ値に設定して暗黙的に次の型に変換します。

• 数値変数は 0 (0.0 や 0.0000000000 など) に初期化されます。

• 文字変数は '\0' に初期化されます。

• ポインターは nullptr に初期化されます。

• 配列、POD クラス、構造体、および共用体のメンバーは、0 の値に初期化されます。

ゼロ初期化は次のさまざまなタイミングで行われます。

• プログラムの起動時に、静的期間があるすべての名前付きの変数を対象に。 これらの変数は後で再初期化できます。

• 値の初期化中に、空のかっこを使用して初期化されるスカラー型と POD クラス 型を対象に。

• メンバーのサブセットのみが初期化された配列を対象に。

ゼロ初期化の例を次にいくつか示します。

struct my_struct{
    int i;
    char c;
};

int i0;              // zero-initialized to 0
int main() {
    static float f1;  // zero-initialized to 0.000000000
    double d{};     // zero-initialized to 0.00000000000000000
    int* ptr{};     // initialized to nullptr
    char s_array[3]{'a', 'b'};  // the third char is initialized to '\0'
    int int_array[5] = { 8, 9, 10 };  // the fourth and fifth ints are initialized to 0
    my_struct a_struct{};   // i = 0, c = '\0'
}

既定の初期化

クラス、構造体、共用体の既定値初期化は、既定のコンストラクターによる初期化です。 既定のコンストラクターは、初期化式を使用しないで、あるいは new キーワードを使用して呼び出すことができます。

MyClass mc1;
MyClass* mc3 = new MyClass;

クラス、構造体、または共用体に既定のコンストラクターがない場合、コンパイラはエラーを出力します。

スカラー変数は、初期化式なしで定義されている場合、既定で初期化されます。 不確定な値が設定されます。

int i1;
float f;
char c;

配列は、初期化式なしで定義されている場合、既定で初期化されます。 次の例のように、配列が既定値に初期化されると、そのメンバーは既定値に初期化され、不確定な値が設定されます。

int int_arr[3];

配列メンバーに既定のコンストラクターがない場合、コンパイラはエラーを出力します。

定数変数の既定値初期化

定数変数は初期化子と共に宣言する必要があります。 スカラー型の場合、コンパイラ エラーが発生し、既定のコンストラクターを持つクラス型である場合は警告が発生します。

class MyClass{};
int main() {
    //const int i2;   // compiler error C2734: const object must be initialized if not extern
    //const char c2;  // same error
    const MyClass mc1; // compiler error C4269: 'const automatic data initialized with compiler generated default constructor produces unreliable results
}

静的変数の既定値初期化

初期化子を指定せずに宣言された静的変数は 0 に初期化 (暗黙に型変換) されます。

class MyClass {
private:
    int m_int;
    char m_char;
};

int main() {
    static int int1;       // 0
    static char char1;     // '\0'
    static bool bool1;   // false
    static MyClass mc1;     // {0, '\0'}
}

グローバル静的オブジェクトの初期化の詳細については、「main 関数とコマンド ライン引数」を参照してください。

値の初期化

値の初期化は次の場合に発生します。

• 名前付きの値が空の中かっこを使用して初期化される。

• 匿名の一時オブジェクトが空の丸かっこまたは中かっこを使用して初期化される。

• オブジェクトが new キーワードの後に空の丸かっこまたは中かっこを使用して初期化される。

値の初期化では次の処理が実行されます。

• クラスに少なくとも 1 つのパブリック コンストラクターがある場合は、既定のコンストラクターが呼び出されます。

• 宣言されたコンストラクターがない非初期化クラスの場合、オブジェクトは 0 初期化され、既定のコンストラクターが呼び出されます

• 配列の場合、すべての要素の値が初期化されます。

• それ以外の場合は、変数がゼロに初期化されます。

class BaseClass {
private:
    int m_int;
};

int main() {
    BaseClass bc{};     // class is initialized
    BaseClass*  bc2 = new BaseClass();  // class is initialized, m_int value is 0
    int int_arr[3]{};  // value of all members is 0
    int a{};     // value of a is 0
    double b{};  // value of b is 0.00000000000000000
}

コピー初期化

コピー初期化とは、あるオブジェクトを別のオブジェクトを使用して初期化することです。 これは、次の場合に発生します。

• 変数が等号を使用して初期化される。

• 引数が関数に渡される。

• オブジェクトが関数から返される。

• 例外がスローまたはキャッチされる。

• 非静的データ メンバーが等号を使用して初期化される。

• クラス、構造体、共用体のメンバーが集約の初期化時にコピー初期化によって初期化される。 例については、「集約の初期化」を参照してください。

次のコードは、コピー初期化のいくつかの例を示しています。

#include <iostream>
using namespace std;

class MyClass{
public:
    MyClass(int myInt) {}
    void set_int(int myInt) { m_int = myInt; }
    int get_int() const { return m_int; }
private:
    int m_int = 7; // copy initialization of m_int

};
class MyException : public exception{};
int main() {
    int i = 5;              // copy initialization of i
    MyClass mc1{ i };
    MyClass mc2 = mc1;      // copy initialization of mc2 from mc1
    MyClass mc1.set_int(i);    // copy initialization of parameter from i
    int i2 = mc2.get_int(); // copy initialization of i2 from return value of get_int()

    try{
        throw MyException();
    }
    catch (MyException ex){ // copy initialization of ex
        cout << ex.what();
    }
}

コピーの初期化では、明示的なコンストラクターを呼び出すことはできません。

vector<int> v = 10; // the constructor is explicit; compiler error C2440: can't convert from 'int' to 'std::vector<int,std::allocator<_Ty>>'
regex r = "a.*b"; // the constructor is explicit; same error
shared_ptr<int> sp = new int(1729); // the constructor is explicit; same error

場合によっては、クラスのコピー コンストラクターが削除されるかアクセスできないと、コピー初期化によりコンパイラ エラーが発生します。

直接の初期化

直接の初期化とは、(空でない) 中かっこまたは丸かっこを使用した初期化です。 コピー初期化とは異なり、明示的なコンストラクターを呼び出すことができます。 これは、次の場合に発生します。

• 変数が空でない中かっこまたは丸かっこを使用して初期化される。

• 変数が new キーワードの後に中かっこまたは丸かっこを使用して初期化される。

• 変数は次の値で初期化されます。 static_cast

• コンストラクターで、基底クラスと非静的メンバーが初期化子リストを使用して初期化される。

• ラムダ式のキャプチャされた変数のコピーで。

次のコードは、直接の初期化のいくつかの例を示しています。

class BaseClass{
public:
    BaseClass(int n) :m_int(n){} // m_int is direct initialized
private:
    int m_int;
};

class DerivedClass : public BaseClass{
public:
    // BaseClass and m_char are direct initialized
    DerivedClass(int n, char c) : BaseClass(n), m_char(c) {}
private:
    char m_char;
};
int main(){
    BaseClass bc1(5);
    DerivedClass dc1{ 1, 'c' };
    BaseClass* bc2 = new BaseClass(7);
    BaseClass bc3 = static_cast<BaseClass>(dc1);

    int a = 1;
    function<int()> func = [a](){  return a + 1; }; // a is direct initialized
    int n = func();
}

リストの初期化

リストの初期化が行われるのは、変数が中かっこで囲まれた初期化子リストを使用して初期化されるときです。 中かっこで囲まれたリストは次の場合に使用できます。

• 変数が初期化される。

• クラスが new キーワードを使用して初期化される。

• オブジェクトが関数から返される。

• 引数が関数に渡される。

• 直接の初期化の引数の 1 つに対して。

• 非静的データ メンバーの初期化子内で。

• コンストラクターの初期化子リスト内で。

次のコードは、リストの初期化のいくつかの例を示しています。

class MyClass {
public:
    MyClass(int myInt, char myChar) {}
private:
    int m_int[]{ 3 };
    char m_char;
};
class MyClassConsumer{
public:
    void set_class(MyClass c) {}
    MyClass get_class() { return MyClass{ 0, '\0' }; }
};
struct MyStruct{
    int my_int;
    char my_char;
    MyClass my_class;
};
int main() {
    MyClass mc1{ 1, 'a' };
    MyClass* mc2 = new MyClass{ 2, 'b' };
    MyClass mc3 = { 3, 'c' };

    MyClassConsumer mcc;
    mcc.set_class(MyClass{ 3, 'c' });
    mcc.set_class({ 4, 'd' });

    MyStruct ms1{ 1, 'a', { 2, 'b' } };
}

集計の初期化

集約の初期化は、リストの初期化の一形態であり、次のような配列またはクラス型 (多くの場合は構造体や共用体) に使用されます。

• プライベートまたはプロテクト メンバーでない。

• 明示的に既定化または削除したコンストラクターを除いて、ユーザー定義のコンストラクターがない。

• 基底クラスを持たない。

• 仮想メンバー関数がない。

Note

Visual Studio 2015 以前では、非静的メンバーに対して中かっこ以上の初期化子を持つ集約は許可されません。 この制限は C++14 標準で削除され、Visual Studio 2017 に実装されました。

次の例のように、集約の初期化子は、中かっこで囲まれた初期化子リストで構成しています。等号は使用してもしなくてもかまいません。

#include <iostream>
using namespace std;

struct MyAggregate{
    int myInt;
    char myChar;
};

struct MyAggregate2{
    int myInt;
    char myChar = 'Z'; // member-initializer OK in C++14
};

int main() {
    MyAggregate agg1{ 1, 'c' };
    MyAggregate2 agg2{2};
    cout << "agg1: " << agg1.myChar << ": " << agg1.myInt << endl;
    cout << "agg2: " << agg2.myChar << ": " << agg2.myInt << endl;

    int myArr1[]{ 1, 2, 3, 4 };
    int myArr2[3] = { 5, 6, 7 };
    int myArr3[5] = { 8, 9, 10 };

    cout << "myArr1: ";
    for (int i : myArr1){
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;

    cout << "myArr3: ";
    for (auto const &i : myArr3) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
}

次の出力が表示されます。

agg1: c: 1
agg2: Z: 2
myArr1: 1 2 3 4
myArr3: 8 9 10 0 0

重要

集約の初期化時に宣言されているが明示的に初期化されていない配列メンバーは、上記の myArr3 のように、ゼロに初期化されます。

共用体と構造体の初期化

共用体にコンストラクターがない場合は、単一の値 (または共用体の別のインスタンス) を使用して初期化できます。 値は最初の非静的フィールドの初期化に使用されます。 この点は構造体の初期化と異なります。構造体の初期化では、初期化子の最初の値を使用して最初のフィールドを初期化し、2 番目の値を使用して 2 番目のフィールドを初期化するというように続きます。 次の例では、共用体と構造体の初期化を比較しています。

struct MyStruct {
    int myInt;
    char myChar;
};
union MyUnion {
    int my_int;
    char my_char;
    bool my_bool;
    MyStruct my_struct;
};

int main() {
    MyUnion mu1{ 'a' };  // my_int = 97, my_char = 'a', my_bool = true, {myInt = 97, myChar = '\0'}
    MyUnion mu2{ 1 };   // my_int = 1, my_char = 'x1', my_bool = true, {myInt = 1, myChar = '\0'}
    MyUnion mu3{};      // my_int = 0, my_char = '\0', my_bool = false, {myInt = 0, myChar = '\0'}
    MyUnion mu4 = mu3;  // my_int = 0, my_char = '\0', my_bool = false, {myInt = 0, myChar = '\0'}
    //MyUnion mu5{ 1, 'a', true };  // compiler error: C2078: too many initializers
    //MyUnion mu6 = 'a';            // compiler error: C2440: cannot convert from 'char' to 'MyUnion'
    //MyUnion mu7 = 1;              // compiler error: C2440: cannot convert from 'int' to 'MyUnion'

    MyStruct ms1{ 'a' };            // myInt = 97, myChar = '\0'
    MyStruct ms2{ 1 };              // myInt = 1, myChar = '\0'
    MyStruct ms3{};                 // myInt = 0, myChar = '\0'
    MyStruct ms4{1, 'a'};           // myInt = 1, myChar = 'a'
    MyStruct ms5 = { 2, 'b' };      // myInt = 2, myChar = 'b'
}

他の集約を格納する集約の初期化

集約型には、配列の配列や構造体の配列など、他の集約型が含まれる場合があります。 これらの集約型は、入れ子になった一連の中かっこを使用して初期化されます。たとえば、次のとおりです。

struct MyStruct {
    int myInt;
    char myChar;
};
int main() {
    int intArr1[2][2]{{ 1, 2 }, { 3, 4 }};
    int intArr3[2][2] = {1, 2, 3, 4};
    MyStruct structArr[]{ { 1, 'a' }, { 2, 'b' }, {3, 'c'} };
}

参照の初期化

参照型の変数は、参照型の派生元のオブジェクト型、または参照型の派生元の型に変換できるオブジェクト型により初期化する必要があります。 次に例を示します。

// initializing_references.cpp
int iVar;
long lVar;
int main()
{
    long& LongRef1 = lVar;        // No conversion required.
    long& LongRef2 = iVar;        // Error C2440
    const long& LongRef3 = iVar;  // OK
    LongRef1 = 23L;               // Change lVar through a reference.
    LongRef2 = 11L;               // Change iVar through a reference.
    LongRef3 = 11L;               // Error C3892
}

一時オブジェクトにより参照を初期化する唯一の方法は、定数一時オブジェクトを初期化することです。 初期化されると、参照型変数は常に同じオブジェクトを指します。別のオブジェクトを指すよう変更することはできません。

reference-type 変数の初期化と reference-type 変数の代入は、構文は同じであっても意味は異なります。 前の例では、iVar と lVar を変更する代入は初期化に似ていますが、その効果は異なります。 初期化は、reference-type 変数が参照するオブジェクトを指定します。この代入では、参照を通じて referred-to オブジェクトが割り当てられます。

参照型の引数を関数に渡すこと、および関数から参照型の値を返すことは初期化であるために、関数に対する仮引数は、参照が返される場合と同様に正しく初期化されます。

Reference-type 変数は、以下の場合にのみ初期化子なしで宣言できます。

• 関数宣言 (プロトタイプ)。 次に例を示します。

  int func( int& );
  

• Function-return 型宣言。 次に例を示します。

  int& func( int& );
  

• reference-type クラス メンバーの宣言。 次に例を示します。

  class c {public:   int& i;};
  

• extern として明示的に指定される変数の宣言。 次に例を示します。

  extern int& iVal;
  

参照型変数を初期化する場合、コンパイラは次の図に示すデシジョン グラフを使用して、オブジェクトへの参照を作成するか、参照先の一時オブジェクトを作成するかを選択します。

デシジョン グラフの先頭は、初期化子が同じ型の左辺値か、参照型から派生した型ですか? "はい" の場合、参照は初期化子で指定されたオブジェクトを参照します。 ない場合、次の決定は、参照型変数が初期化されている const T 参照であり、初期化子を暗黙的に T に変換できるかどうかです。 "はい" の場合、一時変数が作成され、参照変数がその一時変数の名前になります。 いいえの場合はエラーです。

参照型の初期化の判定グラフ

(typename> としてvolatile宣言されている) 型へのvolatile参照は、同じ型のオブジェクトまたはとして宣言volatileされていないオブジェクトで初期化volatileできます。 ただし、その型のオブジェクトを使用して const 初期化することはできません。 同様に、(typename> としてconst宣言された) 型へのconst参照は、同じ型のオブジェクト (またはその型への変換を持つもの、または宣言されていないconstオブジェクト) で初期化constできます。 ただし、その型のオブジェクトを使用して volatile 初期化することはできません。

またはキーワード (keyword)でconstvolatile 修飾されていない参照は、両方とも宣言されていないconstvolatileオブジェクトでのみ初期化できます。

外部変数の初期化

自動変数、静的変数、外部変数の宣言には、初期化子を含めることができます。 ただし、外部変数の宣言には、変数が . として宣言されていない場合にのみ初期化子を extern含めることができます。