Чем инициализация отличается от присваивания

чем отличается присваивание от инициализации?

Оставим, так сказать, за кадром массу проблем в вашем коде. Отличие в том, что во втором случае сначала создается «пустой» объект, а затем выполняется присваивание, а в первом — сразу создается нужный объект.

18 фев 2023 в 14:55

2 ответа 2

Сортировка: Сброс на вариант по умолчанию

Инициализация происходит один раз при вызове конструктора, присвоение — каждый раз при вызове оператора = .

На строке sample ob = input(); происходит инициализация (с использованием нежелательного синтаксиса copy initialization). Вместо этого во всех случаях следует использовать синтаксис direct list initialization sample ob; .

На строке ob = input(); происходит присваивание. Оно заканчивается плохо, так как оператор = для класса не переопределен надлежащим образом для корректного обращения с динамически выделенной памятью. Для любых не POD классов оператор = следует либо определять, либо запрещать. см правило 0/3/5

Присваивание и инициализация в Java

Основное предназначение компьютерных программ — обработка данных. Чтобы обработать данные нужно их как-то хранить. Предлагаю разобраться с тем, как происходит хранение данных.

Переменные

• Поля (fields) : переменные, объявленные в классе;
• Локальные переменные (local variables) : переменные в методе или в блоке кода;
• Параметры (parameters) : переменные в объявлении метода (в сигнатуре).

• Тип переменной показывает, какие данные представляет данная переменная (т.е. какие данные может хранить). Как мы знаем, тип переменной может быть примитивным (primitives primitives) или объектным, не примитивными (Non-primitive). При объектных переменных их тип описывается определённым классом.
• Название переменной должно быть с маленькой буквы, в camel case. Подробнее про именование можно прочитать в «Variables:Naming».

Объявление переменной (Declaration)

Итак, мы вспомнили, что такое переменная. Для того, чтобы с переменной начать работать нужно её объявить. Для начала, разберёмся с локальной переменной. Вместо IDE для удобства воспользуемся онлайн решением от tutorialspoint: Online IDE. Выполним в их online IDE вот такую простенькую программку:

 public class HelloWorld < public static void main(String []args)< int number; System.out.println(number); >> 

Итак, как видно, мы объявили локальную переменную с именем number и типом int . Нажимаем кнопку «Execute» и получаем ошибку:

 HelloWorld.java:5: error: variable number might not have been initialized System.out.println(number); 

• Обращение к локальным переменным должно быть выполнено только после того, как они будут инициализированы;
• Локальные переменные не имеют значений по умолчанию;
• Проверка значений локальных переменных выполняется в момент компиляции.

Инициализация локальной переменной

Инициализация переменных одна из самых мудрёных тем в Java, т.к. очень тесно связана с работой с памятью, с реализацией JVM, спецификацией JVM и другими не менее страшными и хитрыми вещами. Но можно попробовать разобраться хоть в какой-то мере. Пойдём от простого к сложному. Чтобы инициализировать переменную воспользуемся оператором присваивания и изменим строчку в нашем прошлом коде:

 int number = 2; 

В таком варианте ошибок не будет и на экран выведется значение. Что же происходит в этом случае? Давайте попробуем порассуждать. Если мы хотим присвоить переменной какое-то значение, значит мы хотим, чтобы эта переменная хранила значение. Получается, что значение где-то должно храниться, но где? На диске? Но это очень медленно и может на нас накладывать ограничения. Получается, единственное, где мы можем быстро и эффективно хранить данные «здесь и сейчас» это память. Значит, нам нужно выделить в памяти какое-то место. Так и есть. При инициализации переменной под неё будет выделено место в памяти, отведённой java процессу, в рамках которого будет выполняться наша программа. Память, выделяемая java процессу, разделена на несколько областей или зон. В какой из них будет выделено место зависит от того, какого типа была объявлена переменная. Память разделяется на следующие разделы: Heap, Stack и Non-Heap. Начнём со стэковой памяти. Stack переводится как стопка (например, стопка книг). Представляет собой LIFO структуру данных (Last In, First Out). То есть как стопка книг. Когда мы добавляем в неё книги – мы кладём их сверху, а когда забираем – берём верхнюю (т.е. ту, которая добавлена самой последней). Итак, мы запускаем нашу программу. Как мы знаем, Java программу выполняет JVM, то есть виртуальная Java машина. JVM должна знать то, откуда должно начаться выполнение программы. Для этого мы объявляем main метод, который называется «точкой входа». Для выполнения в JVM создаётся основной поток (Thread). При создании потока ему выделяется свой стэк в памяти. Этот стэк состоит из фрэймов. При выполнении каждого нового метода в потоке под него будет выделен новый фрэйм и добавлен на вершину стэка (как новая книжка в стопке книг). Этот фрэйм будет содержит ссылки на объекты и примитивные типы. Да да, наш int будет храниться в стэке, т.к. int это примитивный тип. Прежде чем выделить фрэйм JVM должна понимать, что туда сохранять. Именно по этой причине мы получим ошибку «variable might not have been initialized», ведь если она не инициализирована, то JVM не сможет нам подготовить стэк. Поэтому при компиляции программы умный компилятор поможет нам не допустить ошибку и не сломать всё. (!) Для наглядности советую супер-пупер статью: «Java Stack and Heap: Java Memory Allocation Tutorial». В ней ссылаются на не менее крутое видео:

После завершения выполнения метода из стэка потока будут удаляться фрэймы, выделенные под эти методы, а вместе с ними и очищаться память, выделенная под этот фрэйм со всеми данными.

Инициализация локальных объектных переменных

Давайте опять изменим наш код на чуть более хитрый:

 public class HelloWorld < private int number = 2; public static void main(String []args)< HelloWorld object = new HelloWorld(); System.out.println(object.number); >> 

Что же тут будет происходить? Давайте ещё раз рассуждать. JVM узнает о том, откуда ей выполнять программу, т.е. она видит main метод. Она создаёт поток, под него выделяет память (потоку ведь надо где-то хранить данные, которые нужны для выполнения). В этом потоке выделяется фрэйм под метод main. Далее мы создаём объект HelloWorld. Этот объект уже создаётся не в стэке, а в хипе. Потому что object у нас не примитивный тип, а объектный. А в стэке будет храниться только ссылка на объект в хипе (мы ведь как-то должны обращаться к этому объекту). Далее в стэке метода main будут выделены фрэймы для выполнения метода println. После выполнения метода main будут уничтожены все фрэймы. При уничтожении фрэйма будут уничтожены все данные. Объект object не будет уничтожен сразу. Сначала на него будет уничтожена ссылка и таким образом на объект object больше никто ссылаться не будет и доступа больше к этому объекту в памяти будет не получить. Умная JVM имеет свой механизм для такого – сборщик мусора (garbage collector или сокращённо GC). Он то и удаляет из памяти такие объекты, на которые больше никто не ссылается. Данный процесс опять же был описан в ссылке, что была приведена выше. Там даже видео есть с объяснением.

Инициализация полей

Инициализация полей, указанных в классе происходит особым образом в зависимости от того, является ли поле статическим или нет. Если у поля стоит ключевое слово static, то данное поле относится к самому классу, а не слово static не указано, то данное поле относится к экземпляру класса. Давайте рассмотрим это на примере:

 public class HelloWorld < private int number; private static int count; public static void main(String []args)< HelloWorld object = new HelloWorld(); System.out.println(object.number); >> 

В данном примере, инициализация полей происходит в разное время. Поле number будет инициализировано после того, как будет создан объект object класса HelloWorld. А вот поле count будет инициализировано тогда, когда класс будет загружен виртуальной Java машиной. Загрузка классов – это отдельная тема, поэтому не будем сюда примешивать её. Просто стоит знать, что статические переменные инициализируются тогда, когда о классе становится известно при выполнении. Тут важнее другое и Вы уже это заметили. Мы нигде не указали значения, а оно работает. И действительно. Переменные, которые являются полями, если для них не указано значение, то они инициализируются значением по умолчанию. Для числовых значением это 0 или 0.0 для чисел с плавающей точкой. Для boolean это false. А для всех переменных объектных типов значение будет null (об этом мы ещё поговорим). Казалось бы, а почему так? А потому, что объекты создаются в Heap (в куче). Работа с данной областью выполняется в Runtime. И мы в runtime можем инициализировать эти переменные, в отличии от стэка, память под который должна быть подготовлена ещё до выполнения. Так устроена работа с памятью в Java. Но есть тут и ещё одна особенность. В этом маленьком кусочке затрагиваются разные уголки памяти. Как мы помним, в Stack памяти под метод main выделяется фрэйм. В этом фрэйме хранится ссылка (reference) на объект в Heap памяти. Но где тогда хранится count? Как мы помним, эта переменная инициализируется сразу, до создания объекта в хипе. Вот тут действительно хитрый вопрос. До Java 8 существовала область памяти, называемая PERMGEN. Начиная с Java 8 эта область претерпела изменения и называется METASPACE. По сути, статические переменные являются частью описания класса, т.е. его метаданными. Поэтому, логично, что хранится в хранилище метаданных, METASPACE. MetaSpace относится к той самой Non-Heap области памяти, является её частью. Важно ещё учитывать то, что учитывается порядок, в котором объявлены переменные. Например, в этом коде ошибка:

 public class HelloWorld < private static int b = a; private static int a = 1; public static void main(String []args)< System.out.println(b); >> 

Что такое null

Как было сказано выше, переменные объектных типов, если они являются полями класса, инициализируются значениями по умолчанию и таким значением по умолчанию является null. Но что же такое null в Java? Первое что важно помнить – примитивные типы не могут быть null. А всё потому, что null – это особенная ссылка (reference), которая не ссылается никуда, ни на какой объект. Поэтому, только объектная переменная может быть равна null. Второе, что важно понимать, что null – это ссылка, reference. Я reference тоже имеют свой вес. На эту тему можно почитать вопрос на stackoverflow: «Does null variable require space in memory».

Блоки инициализации

Рассматривая инициализацию переменных грех не рассмотреть блоки инициализации. Выглядит это следующим образом:

 public class HelloWorld < static < System.out.println("static block"); > < System.out.println("block"); >public HelloWorld () < System.out.println("Constructor"); >public static void main(String []args) < HelloWorld obj = new HelloWorld(); >> 

Порядок вывода будет: static block, block, Constructor. Как мы видим, блоки инициализации выполняются раньше, чем конструктор. И иногда это может быть удобным средством для инициализации.

1.4 – Присваивание и инициализация переменных

В предыдущем уроке «1.3 – Знакомство с переменными в C++» мы рассмотрели, как определить переменную, которую мы сможем использовать для хранения значений. В этом уроке мы узнаем, как помещать значения в переменные, и как использовать эти значения.

Напоминаем, что следующий короткий фрагмент сначала выделяет память для одной целочисленной переменной с именем x , а затем выделяет память еще для двух целочисленных переменных с именами y и z :

int x; // определяем целочисленную переменную с именем x int y, z; // определяем две целочисленные переменные с именами y и z

Присваивание значения переменной

После того, как переменная была определена, вы можете присвоить ей значение (в отдельной инструкции) с помощью оператора = . Этот процесс для краткости называется копирующим присваиванием (или просто присваиванием).

int width; // определяем целочисленную переменную с именем width width = 5; // копирующее присваивание значения 5 в переменную width // переменная width теперь имеет значение 5

Копирующее присваивание названо так, потому что оно копирует значение с правой стороны оператора = в переменную с левой стороны оператора. Оператор = называется оператором присваивания.

Вот пример, где мы используем присваивание дважды:

#include int main() < int width; width = 5; // копирующее присваивание значения 5 в переменную width // переменная width теперь имеет значение 5 width = 7; // изменить значение, сохраненное в переменной width, на 7 // переменная width теперь имеет значение 7 return 0; >

Когда мы присваиваем значение 7 переменной width , значение 5, которое было там ранее, перезаписывается. Обычные переменные могут содержать только одно значение за раз.

Предупреждение

Одна из наиболее распространенных ошибок, которые делают новички, – это путать оператор присваивания ( = ) с оператором равенства ( == ). Присваивание ( = ) используется для присвоения значения переменной. Равенство ( == ) используется для проверки того, равны ли два операнда по значению.

Копирующая и прямая инициализации

Одним из недостатков присваивания является то, что для него требуются как минимум две инструкции: одна для определения переменной, а другая для присвоения значения.

Эти два шага можно совместить. При определении переменной вы также можете одновременно указать для нее начальное значение. Это называется инициализацией.

C++ поддерживает три основных способа инициализации переменных. Во-первых, мы можем выполнить копирующую инициализацию, используя знак равенства:

int width = 5; // копирующая инициализация значения 5 в переменную width

Подобно копирующему присваиванию, этот код копирует значение с правой стороны знака равно в переменную, создаваемую с левой стороны.

Во-вторых, мы можем выполнить прямую инициализацию с помощью скобок.

int width(5); // прямая инициализация значения 5 в переменную width

Для простых типов данных (например, целых чисел) копирующая и прямая инициализации, по сути, одинаковы. Различия между копирующей инициализацией и прямой инициализацией мы увидим в этой серии статей позже.

В-третьих, инициализация списком, которую мы рассмотрим в следующем разделе.

Инициализации списком

К сожалению, прямая инициализация с круглыми скобками не может использоваться для всех типов инициализации (таких как инициализация объекта списком данных). Чтобы обеспечить более согласованный механизм инициализации, существует инициализация списком (также иногда называемая унифицированной инициализацией или инициализацией с фигурными скобками), в которой используются фигурные скобки.

Инициализация списком бывает двух форм:

int width; // прямая инициализация списком значения 5 в переменную width (предпочтительно) int height = ; // копирующая инициализация списком значения 6 в переменную height

Эти две формы функционируют почти одинаково, но обычно предпочтительнее прямая форма.

Инициализация переменной с пустыми фигурными скобками указывает на инициализацию значения. В большинстве случаев инициализация значения инициализирует переменную нулевым значением (или пустым, если это более подходит для данного типа). В таких случаях, когда происходит обнуление, инициализация значения также называется нулевой инициализацией.

int width<>; // инициализация значения значением 0

Инициализация списком имеет дополнительное преимущество, так как запрещает «сужающие» преобразования. Это означает, что если вы попытаетесь использовать инициализацию списком для инициализации переменной значением, которое она не может безопасно удерживать, компилятор выдаст предупреждение или ошибку. Например:

int width; // ошибка: не все значения типа double помещаются в int

В приведенном выше фрагменте мы пытаемся присвоить число ( 4.5 ), имеющее дробную часть (часть .5 ), целочисленной переменной (которая может содержать только числа без дробных частей). При копирующей и прямой инициализациях дробная часть будет отброшена, что приведет к инициализации переменной width значением 4. Однако при инициализации списком это приведет к тому, что компилятор выдаст ошибку (что, как правило, хорошо потому, что потеря данных редко бывает желательной). Преобразования, которые могут быть выполнены без потенциальной потери данных, в этом случае разрешены.

Лучшая практика

По возможности отдавайте предпочтение прямой инициализации списком.

Вопрос: C++ обеспечивает копирующую, прямую инициализации и инициализацию списком, а также копирующее присваивание. Существует ли прямое присваивание или присваивание списком?

Нет, C++ не поддерживает синтаксис прямого присваивания или присваивания списком.

Вопрос: Когда следует инициализировать с помощью , а когда с помощью <> ?

Используйте явную инициализацию значением, если вы действительно используете это значение.

int x; // явная инициализация значением 0 std::cout 

int x<>; // инициализация значения std::cin >> x; // мы немедленно заменяем это значение

int a, b;

int a = 5, b = 6; // копирующая инициализация int c(7), d(8); // прямая инициализация int e, f; // инициализация списком (предпочтительно)

int a, b = 5; // неверно (a не инициализируется!) int a = 5, b = 5; // верно

int a, b(5); int c, d;