[C++面试] C++中各类括号的差异：[]、{}、＜＞、()

括号类型	典型场景	编译期/运行时	安全性考量
`()`	函数调用、运算优先级	两者	注意强制转换风险
`[]`	数组访问、Lambda捕获	运行时主导	防止越界访问
`{}`	统一初始化、聚合类型	编译期检查	阻止隐式窄化转换
`<>`	模板实例化、元编程	编译期	注意模板展开爆炸问题

int x{5}; int x(5);有什么区别？

int x{5};

列表初始化。可以用于初始化各种类型的变量，并且在初始化时能避免隐式窄化转换 。当使用 int x{5}; 时，它会直接把 5 这个值赋给整型变量 x。

优先调用 initializer_list 构造函数 ：对于类类型，如果类有 std::initializer_list 构造函数，列表初始化会优先调用该构造函数；

{} 像"盒子"：编译器会严格检查"盒子"里的内容是否完全匹配类型，避免"塞入不合适的东西"（如浮点数转整型）

int x(5);

直接初始化方式。在定义变量 x 时，调用了合适的构造函数（对于内置类型 int 而言，就是简单地赋值），将 5 作为初始值传递给 x。（对于类类型，如果类有 std::initializer_list 构造函数，列表初始化会优先调用该构造函数；直接初始化会根据参数类型调用其他合适的构造函数。）

允许隐式转换 ：例如 int x(5.0) 会隐式截断为 5，编译器可能仅给出警告

适用于显式调用构造函数 ：常用于类对象的初始化（如 std::vector<int> vec(5, 1)）

() 像"通道"：即使类型不完全匹配（如浮点数转整型），数据也会"流过去"并截断。

int x{5, 1};和 int x(5, 1);

错误的代码。因为 int 类型只能接受一个初始化值。

初始化方式	括号类型	参数含义	底层构造函数匹配	典型结果
`vector<int> v1(5, 1)`	`()`	数量 + 值	`vector(size_type, T)`	5 个 1
`vector<int> v2{5, 1}`	`{}`	元素列表	`initializer_list`	2 个元素：5 和 1
`vector<int> v3(5)`	`()`	元素数量	`vector(size_type)`	5 个 0
`vector<int> v4{5}`	`{}`	单个元素	`initializer_list`	1 个元素：5
int v5(5)	()	值		1 个元素：5

vector<int> v(5)：圆括号表示 元素数量**，** std::vector 是一个类模板，其构造函数vector(size_type count)，接受参数来决定如何初始化容器。vector 类的构造函数被设计为：当参数是单一整型时，表示元素数量；当有两个参数（如 vector<int> v(5, 10)）时，第一个参数是数量，第二个是初始值。

**int v(5)：**直接初始化方式

"圆括号构造，花括号装填；单数花括号是元素，单数圆括号是数量。"

圆括号 `()` 的主要作用有哪些？

表达式优先级控制 ：改变运算顺序，如 (a + b) * c
类型转换 ：显式强制类型转换，如 (int)3.14。建议用static_cast替代。
条件/循环语句条件包裹 ：如 if (x > 0) 或 while (i < 10)
函数返回类型声明 （C++11后）：如 auto func() -> int。
函数调用与定义 ：如 func(10)，或定义函数时的参数列表 void func(int x)

方括号 `[]` 在C++中的常见用途是什么？

数组定义与元素访问 ：如 int arr[5] 和 arr[0] = 10
运算符重载 ：用于自定义类的下标访问，如 vector<int>::operator[]。
Lambda表达式捕获列表 ：如 [&] 表示按引用捕获所有变量

花括号 `{}` 的初始化规则是什么？与圆括号有何区别？

统一初始化（C++11） ：支持所有类型的初始化，如 int x{5}、vector<int> v{1,2,3}
避免隐式窄化转换 ：int num{3.14}尝试把double类型的3.14初始化为int类型，这属于窄化转换，使用{}初始化时会被编译器阻止。
复制代码
```
  // int num{3.14}; 
  int num = static_cast<int>(3.14);
```
初始化列表构造函数优先级 ：若类有 initializer_list 构造函数，{} 会优先调用它（如 vector<int> v(5,1) 与 v{5,1} 结果不同）

cpp 复制代码

std::vector<int> v1(5, 1);   // 5个1 → [1,1,1,1,1]
std::vector<int> v2{5, 1};   // 初始化列表 → [5,1]

尖括号 `<>` 在模板和泛型编程中的作用是什么？

模板参数声明 ：定义模板时指定类型或值参数，如 template <typename T>
模板实例化 ：如 vector<int> 表示存储整数的容器
类型约束 （C++20概念）：如 template <std::integral T> 约束 T 为整数类型

cpp 复制代码

template <typename T>
T add(T a, T b) { return a + b; }  // 模板定义
auto result = add<int>(3, 5);      // 显式实例化

尖括号 `<>` 的特殊用法

完全特化 ：用 template <> 声明针对特定类型的定制实现

cpp 复制代码

template <> 
class Stack<bool> {  // 完全特化布尔类型的Stack
    // 位域存储优化等特殊实现
};

偏特化：保留部分模板参数泛型，特化其他参数

cpp 复制代码

template <typename T> 
class Stack<T*> {  // 特化指针类型[8,16](@ref)
    // 针对指针的优化处理
};

通过 <> 实例化类型萃取工具

cpp 复制代码

static_assert(std::is_same_v<int, remove_const<const int>::type>);  // 移除const

模板元编程中，<>用于在编译时进行计算和类型操作

cpp 复制代码

#include <iostream>
template <int N>
struct Factorial {
    static const int value = N * Factorial<N - 1>::value;
};
template <>
struct Factorial<0> {
    static const int value = 1;
};
int main() {
    std::cout << Factorial<5>::value << std::endl;
    return 0;
}

模板参数推导

cpp 复制代码

auto val = add<int>(3, 5);  // 强制实例化为int版本

圆括号 `()` 的特殊用法

**折叠表达式（C++17）：**对变参模板参数包进行展开计算，生成(args1 + (args2 + ...))

(args op ...)、(... op args)、(args op ... op init)、(init op ... op args)------常见4种

cpp 复制代码

template <typename... Args>
auto sum(Args... args) { 
    return (args + ...);  // 右折叠求和
}

//  (args + ...) 是右折叠求和，会把参数包 args 里的所有参数相加。
// 若调用 sum(1, 2, 3)，就会计算 1 + 2 + 3

SFINAE约束： 结合 decltype 和 enable_if 控制模板重载

cpp 复制代码

template <typename T, typename = enable_if_t<is_integral_v<T>>>  
// 约束T为整数类型，若传入非整数类型，该模板就会被忽略。

void func(T val) { /*...*/ }

编译期条件判断： 配合 if constexpr 实现编译时分支

cpp 复制代码

template <typename T>
void process(T val) {
    if constexpr (is_pointer_v<T>) {  // 编译期判断指针类型
        // 处理指针的逻辑
    }
}

重载函数调用运算符()，让类的对象像函数一样被调用

cpp 复制代码

#include <iostream>
class Adder {
public:
    int operator()(int a, int b) {
        return a + b;
    }
};
int main() {
    Adder adder;
    int result = adder(3, 5);
    std::cout << result << std::endl;
    return 0;
}

花括号 `{}` 的特殊用法

统一初始化

cpp 复制代码

std::vector<int> vec{1, 2, 3};  // 调用initializer_list构造函数

**成员初始化列表：**在构造函数中初始化模板类成员

cpp 复制代码

template <typename T>
class Widget {
    T data;
public:
    Widget(T arg) : data{arg} {}  // 支持移动语义[6,9](@ref)
};

**避免Most Vexing Parse：**解决函数声明歧义问题

vector<int> v() 声明函数而非对象

cpp 复制代码

std::vector<int> v{};  // 正确：初始化空向量（而非声明函数）

聚合初始化

cpp 复制代码

struct Point { int x,y; };
Point p{1,2};  // 直接初始化成员

方括号 `[]` 的次要用途

**Lambda捕获列表：**在模板元编程中捕获上下文变量（较少见）

cpp 复制代码

auto lambda = [&](auto x) { /* 按引用捕获外部变量 */ };

[=](){}    // 值捕获（副本）
[&](){}    // 引用捕获（需注意悬垂引用）
[var](){}  // 显式捕获特定变量

[]在结合std::function和std::bind时，可用于自定义函数对象的捕获和调用。

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <functional>
void printSum(int a, int b) {
    std::cout << a + b << std::endl;
}
int main() {
    int x = 5;
    auto func = std::bind(printSum, x, std::placeholders::_1);
    std::function<void(int)> f = [func](int y) {
        func(y);
    };
    f(3);
    return 0;
}

cpp 复制代码

[[nodiscard]] int* alloc() { return new int[10]; }  // 警告忽略返回值

复合括号的特殊场景

完美转发参数包 ：结合 () 和 <> 展开参数包

cpp 复制代码

template <typename... Args>
void emplace(Args&&... args) {
    new (ptr) T(std::forward<Args>(args)...);  // 完美转发构造
}

**模板参数依赖查找（ADL）：**函数调用括号触发ADL机制，函数调用中的括号可能触发参数依赖查找

cpp 复制代码

namespace N { struct X{}; void swap(X&, X&); }
N::X a, b;
swap(a,b);  // 优先查找N::swap而非std::swap

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花括号 {} 的特殊用法

方括号 [] 的次要用途

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