【C++进阶】C++11基础

一、C++11简介

• 在2003年C++标准委员会曾经提交了一份技术勘误表(简称TC1)，使得C++03这个名字已经取代了C++98称为C++11之前的最新C++标准名称。
• 不过由于C++03(TC1)主要是对C++98标准中的漏洞进行修复，语言的核心部分则没有改动，因此人们习惯性的把两个标准合并称为C++98/03标准。
• 相比于C++98/03，C++11则带来了数量可观的变化，其中包含了约140个新特性，以及对C++03标准中约600个缺陷的修正，这使得C++11更像是从C++98/03中孕育出的一种新语言。
• C++11能更好地用于系统开发和库开发、语法更加泛华和简单化、更加稳定和安全，不仅功能更强大，而且能提升程序员的开发效率，公司实际项目开发中也用得比较多，所以我们要作为一个重点去学习。

二、统一的列表初始化

1. ｛｝初始化

在C++98中，标准允许使用花括号{}对数组或者结构体元素进行统一的列表初始值设定。比如：

struct Point
{
	int _x;
	int _y;
};
int main()
{
	//可以使用大括号对数组和结构体初始化，但是不能省略=符号
	int array1[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	int array2[5] = { 0 };
	Point p = { 1, 2 };
	return 0;
}

C++11扩大了用大括号括起的列表(初始化列表)的使用范围，使其可用于所有的内置类型和用户自
定义的类型，使用初始化列表时，可添加等号(=)，也可不添加。

struct Point
{
	int _x;
	int _y;
};
int main()
{
	int x1 = 1;
	int x2{ 2 };
	int array1[]{ 1, 2, 3, 4, 5 };
	int array2[5]{ 0 };
	Point p{ 1, 2 };//C++11中可以省略等号（=）
	// C++11中列表初始化也可以适用于new表达式中
	int* pa = new int[4] { 0 };//此处不能加上等号（=）
	return 0;
}

创建对象时也可以使用列表初始化方式调用构造函数初始化

class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day)
		:_year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
	{
		cout << "Date(int year, int month, int day)" << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1(2022, 1, 1); // old style
	// C++11支持的列表初始化，这里会调用构造函数初始化
	Date d2{ 2022, 1, 2 };
	Date d3 = { 2022, 1, 3 };
	return 0;
}

所以说，上边的三种方式都是初始化，都会调用构造函数。

2、std::initializer_list

我们可以使用typeid知道什么是initializer_list类型：

int main()
{
	// the type of il is an initializer_list 
	auto il = { 10, 20, 30 };
	cout << typeid(il).name() << endl;
	return 0;
}

std::initializer_list使用场景:
std::initializer_list一般是作为构造函数的参数，C++11对STL中的不少容器就增加std::initializer_list作为参数的构造函数，这样初始化容器对象就更方便了。也可以作为operator=的参数，这样就可以用大括号赋值,例如vector容器支持了std::initializer_list一般是作为构造函数的参数：

int main()
{
	vector v1{1, 2, 3, 4, 5};
	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	vector v2 = {1, 2, 3, 4, 5};
	for (auto e : v2)
	{
		cout << e << " ";
	}
	return 0;
}

以上两种方法均可对vector进行初始化。

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我们之前模拟实现过vector容器，并且initializer_list支持迭代器，所以要实现使用initializer_list进行构造或者赋值就很简单：

namespace tmt
{
	template
	class vector
	{
	public:
		typedef T* iterator;
		vector(initializer_list l)
		{
			_start = new T[l.size()];
			_finish = _start + l.size();
			_endofstorage = _start + l.size();
			//迭代器实现
			iterator vit = _start;
			typename initializer_list::iterator lit = l.begin();
			while (lit != l.end())
			{
				*vit++ = *lit++;
			}
			//范围for实现
			//for (auto e : l)
			//   *vit++ = e;
		}
		vector& operator=(initializer_list l)
		{
			//复用构造函数
			vector tmp(l);
			std::swap(_start, tmp._start);
			std::swap(_finish, tmp._finish);
			std::swap(_endofstorage, tmp._endofstorage);
			return *this;
		}

		iterator begin()
		{
			return _start;
		}

		iterator end()
		{
			return _finish;
		}
	private:
			iterator _start;
			iterator _finish;
			iterator _endofstorage;
	};
	void test()
	{
		vector v1{1, 2, 3, 4, 5};
		v1 = { 5,4,3,2,1 };

		for (auto e : v1)
		{
			cout << e << " ";
		}
	}
}

int main()
{
	tmt::test();
	return 0;
}

注意：

使用typename initializer_list::iterator lit，即迭代器时要加上typename，因为编译器可能不会把initializer_list识别为一个类型，而会识别成一个变量，使用typename关键字修饰，编译器才会将这个名字视为类型。

三、 声明

c++11提供了多种简化声明的方式，尤其是在使用模板时。

1.auto

在C++98中auto是一个存储类型的说明符，表明变量是局部自动存储类型，但是局部域中定义局
部的变量默认就是自动存储类型，所以auto就没什么价值了。C++11中废弃auto原来的用法，将
其用于实现自动类型腿断。这样要求必须进行显示初始化，让编译器将定义对象的类型设置为初
始化值的类型。

int main()
{
	int i = 10;
	auto p = &i;
	cout << typeid(p).name() << endl;
	map dict = { {"sort", "排序"}, {"insert", "插入"} };
	cout << typeid(dict).name() << endl;

	//auto也可以简化代码
	//map::iterator it = dict.begin();
	auto it = dict.begin();
	return 0;
}

使用auto可以自动推导出类型，并且当类型名较长时，可以使用auto来简化代码。

---

但是使用auto时，也有很多要注意的地方：

int main()
{
	short a = 32670;
	short b = 32670;
	//c如果给成short，会造成数据丢失，如果能够让编译器根据a+b的结果推导c的实际类型，就不会存在问题
	short c = a + b;
	cout << c << endl;
	auto d = a + b;
	cout << d << endl;
	return 0;
}

2. decltype

关键字decltype将变量的类型声明为表达式指定的类型。
decltype与typeid不同的是，可以直接可以获得的类型可以直接定义变量。

// decltype的一些使用使用场景
template
void F(T1 t1, T2 t2)
{
	decltype(t1 * t2) ret;
	cout << typeid(ret).name() << endl;
}
int main()
{
	const int x = 1;
	double y = 2.2;
	decltype(x * y) ret;
	decltype(&x) p;
	cout << typeid(ret).name() << endl;
	cout << typeid(p).name() << endl;
	F(1, 'a');
	return 0;
}

3.nullptr

由于C++中NULL被定义成字面量0，这样就可能回带来一些问题，因为0既能指针常量，又能表示
整形常量。所以出于清晰和安全的角度考虑，C++11中新增了nullptr，用于表示空指针。

#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL   0
#else
#define NULL   ((void *)0)
#endif
#endif

由于NULL被定义为0，所以可能在下边的情况中存在问题：
由于NULL和nullptr本意都是空指针，所以在进行匹配时应该匹配到int*处，但是NULL会匹配0，所以在使用时使用nulllptr更加清晰安全。

void f(int arg)
{
	cout << "void f(int arg)" << endl;
}
void f(int* arg)
{
	cout << "void f(int* arg)" << endl;
}
int main()
{
	f(NULL);    //void f(int arg)
	f(nullptr); //void f(int* arg)
	return 0;
}

三、范围for

在C++11范围for出现以前，我们在进行遍历数组时，需要以下的方式：

	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	for (int i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
	{
		cout << arr[i] << " ";
	}

在使用时，可能会出现一些问题，使用范围for会减少错误:

	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	for (auto e : arr)
	{
		cout << e << " ";
	}

由于范围for的本质就是通过迭代器遍历，所以我们熟知的STL容器也可以直接使用范围for进行遍历：

	string str = "hello world";
	for (auto& e : str)
	{
		cout << e << " ";
	}

---

由于范围for的本质就是通过迭代器进行遍历，所以在使用范围for时，必须满足下边的要求：

• 数据必须有范围，对于数组必须提供第一个元素和最后一个元素的指针，而对于类而言必须提供begin和end函数
• 迭代器必须提供++操作和==操作，因为迭代器遍历必须满足。