是否应提供std::initializer_list构造函数重载的技术探讨

上下文代码示例 #

#include <vector>

class DatasetValue
{
public:
    using ValueType = int;
    using Values = std::vector<ValueType>;

    DatasetValue(Values values)
        : m_values{std::move(values)}
    {

    }

    const Values &values() const
    {
        return m_values;
    }

private:
    Values m_values;
};

int main()
{
    using Dataset = std::vector<DatasetValue>;

    auto dataset = Dataset{
        {{1, 2, 3, 4, 5}},
        {{7, 6, 5, 4, 3, 2, 1}},
        {{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}},
        {{3, 2, 1}},
        {{1}},
        {{ 4, 3, 2, 1}}
    };
}

我们有一个Dataset对象，通常在应用启动时用预定义值初始化，运行正常。但将构造函数参数改为std::initializer_list<ValueType>后，在ARM Cortex M4环境下生成的二进制大小减少了约1KB，修改后的构造函数如下：

DatasetValue(std::initializer_list<ValueType> values)
  : m_values{values} {}

问题 #

是否应尝试提供接受std::initializer_list的构造函数重载，以替代或根据场景配合容器类型的左值/右值重载？

补充说明 #

尚未测试该方案对list、map等其他容器是否同样有益，希望了解相关见解；测试是在无优化开启的情况下完成的。

回答 #

核心原因分析 #

原构造函数接受Values（即std::vector<ValueType>）参数，当用字面量列表（如{{1,2,3}}）初始化时，编译器会先创建一个临时vector，再将其移动构造给函数参数，最后移动到成员变量m_values。而使用std::initializer_list的构造函数则直接用列表初始化成员变量m_values，完全跳过了临时vector的创建、移动相关代码——在无优化的编译环境下，这些冗余代码无法被消除，直接导致二进制体积增大。

是否应该提供重载？ #

1. 优先添加std::initializer_list重载
   如果你的主要初始化场景是示例中的预定义字面量列表，添加该重载非常值得：它不仅能在无优化环境下显著减小二进制体积，即使开启优化，也能避免编译器可能无法完全消除的临时对象开销，让初始化逻辑更直接。

2. 保留原有容器参数的构造函数
   对于需要直接传递已有vector（左值或右值）的场景，原构造函数依然不可替代：直接传递已有容器时，原构造函数可以通过移动语义避免拷贝，效率远高于通过initializer_list重新构造vector。因此建议同时保留两种构造方式，根据初始化场景自动匹配。

对其他容器的适用性 #

• std::list：逻辑和vector一致。使用std::initializer_list构造可以避免临时list的创建、移动代码，在无优化环境下同样能减小二进制体积。虽然list的节点分配特性导致运行时行为和vector不同，但二进制优化的核心逻辑是通用的。
• std::map：如果用键值对列表初始化，std::initializer_list<std::pair<K,V>>的构造方式同样能跳过临时map的创建步骤，从而减少二进制体积。尽管map的构造逻辑更复杂，但核心原理和序列容器一致。

关于无优化测试的注意事项 #

开启优化后，编译器可能会将临时容器的构造、移动代码优化掉，此时两种构造方式的二进制差异会缩小。但在嵌入式环境中，有时会因调试需求或编译限制关闭部分优化，因此std::initializer_list的构造方式依然具备实际的优化价值。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者SVcpp