C++20的指定初始化（designated initializers）如何用于结构体-C++-PHP中文网

C++20指定初始化器通过成员名赋值提升可读性与健壮性，必须按声明顺序使用，适用于聚合类型，避免混合初始化以减少复杂性。

c++20的指定初始化（designated initializers）如何用于结构体

C++20的指定初始化器（designated initializers）为结构体成员的初始化提供了一种更清晰、更安全的方式。简单来说，它允许你通过成员的名称来赋值，而不是仅仅依赖于它们在结构体中的声明顺序。这不仅提高了代码的可读性，也增强了代码在结构体定义变更时的健壮性。

要使用C++20的指定初始化器，你需要在初始化列表（brace-enclosed initializer list）中，在成员名前加上一个点号（

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），然后紧跟着赋值。重要的是，这些指定初始化器必须按照成员在结构体中声明的顺序出现。

考虑一个简单的结构体：

struct UserProfile {
    int id;
    std::string username;
    std::string email;
    int age;
};

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使用指定初始化器，你可以这样初始化一个

UserProfile

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对象：

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UserProfile user {
    .id = 101,
    .username = "alice_smith",
    .email = "alice@example.com",
    .age = 30
};

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你看，每个成员都被明确地通过其名称赋值。即便你只需要初始化部分成员，剩余的成员也会被零初始化（对于基本类型）或默认构造（对于类类型），前提是它们在初始化列表中被跳过，并且所有指定初始化器都遵循声明顺序。

例如，如果你只想初始化

id

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和

username

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：

UserProfile partialUser {
    .id = 102,
    .username = "bob_jones"
    // email 和 age 将被零初始化或默认构造
};

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这里的关键是，你不能跳过中间的成员然后又指定后面的成员。如果你想跳过

email

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但初始化

age

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，你需要明确地提供

email

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的默认值（如果它有），或者确保所有指定的成员都在其声明顺序内。但更常见且安全的做法是，如果你要指定初始化，就尽量保持完整性或只在末尾省略。

实际上，C++20对此的规则是：所有指定初始化器必须按照成员的声明顺序出现。如果你想混合使用非指定和指定初始化器，那么非指定的部分必须先出现，且严格按照声明顺序，然后是指定的部分，也严格按照声明顺序。但说实话，为了代码清晰，我个人倾向于要么全部指定，要么全部非指定，避免这种混用带来的潜在困惑。

这个特性在我看来，极大地提升了大型配置结构体或者数据传输对象（DTO）的初始化体验，一眼就能看出哪些字段被设置了什么值，比那些只靠顺序的初始化列表要友好得多。

C++20指定初始化与传统初始化方式有何不同？

当我们谈到结构体初始化，在C++20指定初始化器出现之前，我们通常会用到两种主要方式：聚合初始化（Aggregate Initialization）和构造函数初始化。指定初始化器可以说是在聚合初始化的基础上，进行了一次重要的“升级”，解决了其固有的痛点。

聚合初始化，比如

MyStruct s = {value1, value2, value3};

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，它的简洁性毋庸置疑。但它的问题在于，它完全依赖于结构体成员的声明顺序。一旦结构体内部成员的顺序发生变化，或者有新的成员被插入到中间，那么所有使用这种方式初始化的代码都可能悄悄地出错，因为

value1

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可能不再对应你期望的第一个成员了。这种“静默失败”是最让人头疼的。我记得以前维护一些老代码时，遇到过几次因为结构体成员顺序调整导致奇怪bug的情况，排查起来着实费劲。

而构造函数初始化则提供了更强大的控制力，你可以有复杂的初始化逻辑、参数校验、甚至处理依赖关系。但对于简单的聚合类型，比如纯粹的数据容器，引入构造函数可能会显得有些“杀鸡用牛刀”，增加了不必要的样板代码。

C++20的指定初始化器，在我看来，完美地填补了这两种方式之间的空白。它保留了聚合初始化的简洁性（尤其是对于部分初始化），同时又引入了成员名称的显式绑定。这就像是给你的初始化列表贴上了“标签”，明确告诉编译器和阅读代码的人，哪个值是给哪个成员的。

主要区别可以概括为：

可读性： 指定初始化器通过名称直接关联值，使得代码意图一目了然。聚合初始化则需要你记住或查找成员的声明顺序。
健壮性： 如果结构体成员的顺序发生变化（假设你没有使用指定初始化器），聚合初始化可能会导致错误。指定初始化器则因为其显式的名称绑定，对这种变化更具抵抗力（当然，前提是你指定了该成员）。
部分初始化： 两种方式都支持部分初始化，未初始化的成员会被零初始化或默认构造。但指定初始化器在部分初始化时，能更清晰地表达你正在设置哪些成员。

所以，在我看来，指定初始化器并不是要取代构造函数，而是要让那些原本适合聚合初始化的场景变得更安全、更易读。它让编译器在编译期就能捕捉到很多原本可能在运行时才暴露的问题，这对于提高代码质量非常有帮助。

在实际项目中，何时选择使用C++20指定初始化器？

指定初始化器并非万能药，但它在特定场景下确实能发挥出巨大的优势。在我日常的开发实践中，以下几种情况是我会优先考虑使用C++20指定初始化器的：

大型配置结构体或选项集： 设想一个程序配置结构体，可能有几十个字段，其中大部分都有默认值，你只需要修改其中几个。如果使用传统的聚合初始化，你可能需要写一长串的逗号，然后小心翼翼地跳过那些不需要修改的字段，或者干脆把所有字段都写一遍。这不仅繁琐，而且一旦顺序有变，就可能出问题。而指定初始化器则可以让你只关注那些你需要修改的字段，代码变得非常清晰：

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```
struct GlobalConfig {
    int thread_count;
    bool enable_logging;
    std::string log_file_path;
    int timeout_ms;
    // ... 更多字段
};

GlobalConfig myConfig {
    .enable_logging = true,
    .log_file_path = "/var/log/app.log",
    // 其他字段保持默认或零初始化
};
```
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一眼就能看出
```
myConfig
```
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修改了什么，没修改什么。
数据传输对象（DTO）或消息结构体： 在网络通信、IPC或者数据序列化/反序列化时，我们经常会定义一些纯粹的数据结构。这些结构体往往成员较多，且在不同的上下文中可能只需要填充其中的一部分字段。使用指定初始化器，可以确保在填充这些结构体时，每个字段的赋值都非常明确，减少了因字段顺序不匹配而导致的错误。
API参数结构体： 有些API设计者喜欢将多个可选参数打包成一个结构体。当调用者只需要设置其中几个参数时，指定初始化器能让调用代码更具可读性，也更不容易出错。它有点像Python或JavaScript中的命名参数，让函数调用变得更“自文档化”。
应对未来结构体成员变更： 尽管我们总是希望API接口稳定，但在软件演进中，结构体成员的增删改是常有的事。如果你的代码广泛使用了指定初始化器，当结构体成员顺序发生变化时，你的初始化代码通常不需要改动（除非你删除了某个被指定的成员）。这大大降低了维护成本和引入bug的风险。
代码清晰度优先的场景： 在一些对代码可读性要求极高的场景，比如关键业务逻辑的数据初始化，或者团队成员对C++不太熟悉时，指定初始化器能够降低理解成本，减少认知负荷。

当然，对于成员很少（比如只有一两个）的简单结构体，或者那些拥有复杂构造逻辑的类（指定初始化器不适用），传统方式依然是首选。但对于那些“数据密集型”的聚合类型，指定初始化器无疑是一把利器。

C++20指定初始化器有哪些使用限制或潜在的“坑”？

尽管C++20的指定初始化器带来了诸多便利，但它并非没有限制，也有一些需要注意的“坑”，如果忽视了它们，反而可能导致新的问题。理解这些边界条件，对于我们安全、有效地使用这一特性至关重要。

一个最核心且最容易让人混淆的限制是：C++20要求指定初始化器必须严格按照成员在结构体中的声明顺序出现。 这与C语言的指定初始化器行为是不同的，C语言允许你以任何顺序指定成员。这意味着，下面的代码在C++20中是非法的：

struct Point {
    int y;
    int x;
};

Point p { .x = 10, .y = 20 }; // 错误：y 在声明中位于 x 之前

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正确的写法必须是：

Point p { .y = 20, .x = 10 }; // 正确：遵循声明顺序

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这个规则，说实话，一开始可能会让人有点不适应，因为它似乎削弱了指定初始化器在应对成员顺序变化时的“健壮性”。但它的好处在于，编译器能更严格地检查你的初始化代码，确保你不会意外地指定了不存在的成员，或者以一种混乱的方式初始化。

另一个相关的“坑”是混合使用指定初始化器和非指定初始化器。如果你决定混合使用，规则会变得稍微复杂：非指定初始化器必须首先出现，并且它们必须严格按照声明顺序填充结构体开头的成员。之后，所有指定初始化器才能出现，并且它们也必须严格按照声明顺序。

struct MixedData {
    int a;
    int b;
    int c;
};

// 错误的混合使用方式 (a 是非指定，但 b 是指定，c 是非指定)
// MixedData md { 1, .b = 2, 3 }; // 错误

// 正确的混合使用方式 (非指定在前，指定在后，都按顺序)
MixedData md1 { 1, 2, .c = 3 }; // 正确
MixedData md2 { 1, .b = 2 }; // 正确，c 会被零初始化

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我个人建议，为了代码的清晰和避免不必要的复杂性，尽量避免这种混合使用。要么全部使用指定初始化器，要么全部使用传统的聚合初始化，这样代码意图会更明确。

此外，指定初始化器仅适用于聚合类型（aggregate types）。这意味着它不能用于：