【C++详解】——C++11

目录

C++简介

统一的列表初始化

{}的初始化 

initializer_list容器 

声明 

auto

decltype 

 nullptr

范围for 

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C++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。
从C++0x到C++11，C++标准10年磨一剑，第二个真正意义上的标准珊珊来迟。相比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。

相比较而言，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。

C++11增加的语法特性非常篇幅非常多，本文主要讲解实际中比较实用的语法。

统一的列表初始化

{}的初始化 

C++98中，标准允许使用{}对数组或者结构体进行统一的列表初始值设定，C++11中扩大了用大括号初始化的使用范围，在C++11中{}可用于所有的内置类型和用户自定义的类型，使用列表初始化时可以使用等号，也可以省略等号。

// C++11新增{}列表初始化功能
//C++98用法
//struct Point
//{
//	int _x;
//	int _y;
//};
//int main()
//{
//	//使用大括号对数组元素进行初始化
//	int array1[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
//	int array2[5] = { 0 };
//
//	//使用大括号对结构体元素进行初始化
//	Point p = { 1, 2 };
//	return 0;
//}

//C++11用法
struct Point
{
	int _x;
	int _y;
};
int main()
{
	//使用大括号对内置类型进行初始化
	int x1 = { 1 }; //可添加等号
	int x2{ 2 };    //可不添加等号

	//使用大括号对数组元素进行初始化
	int array1[]{ 1, 2, 3, 4, 5 }; //可不添加等号
	int array2[5]{ 0 };            //可不添加等号

	//使用大括号对结构体元素进行初始化
	Point p{ 1, 2 }; //可不添加等号

	//C++11中列表初始化也可以用于new表达式中（C++98无法初始化）
	int* p1 = new int[4]{ 0 };       //不可添加等号
	int* p2 = new int[4]{ 1,2,3,4 }; //不可添加等号
	return 0;
}

注意： 用大括号对new表达式初始化时不能加等号。

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，比如下面这个日期类：

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()
{
	//一般调用构造函数创建对象的方式
	Date d1(2022, 8, 29);

	//C++11支持的列表初始化，这里也会调用构造函数初始化
	Date d2 = { 2022, 8, 30 }; //可添加等号
	Date d3{ 2022, 8, 31 };    //可不添加等号
	return 0;
}

initializer_list容器 

C++11中新增了initializer_list容器，该容器没有提供过多的成员函数。

• 提供了begin和end函数，用于支持迭代器遍历。
• 以及size函数支持获取容器中的元素个数。

initializer_list本质就是一个大括号括起来的列表，如果用auto关键字定义一个变量来接收一个大括号括起来的列表，然后以typeid(变量名).name()的方式查看该变量的类型，此时可以发现变量的类型就是initializer_list。 

int main()
{
	auto il = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	cout << typeid(il).name() << endl; //class std::initializer_list
	return 0;
}

 运行结果如下：

initializer_list的使用场景

initializer_list容器没有提供对应的增删查改等接口，因为initializer_list并不是专门用于存储数据的，而是为了让其他容器支持列表初始化的。比如：

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()
{
	//用大括号括起来的列表对容器进行初始化
	vector v = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	list l = { 10, 20, 30, 40, 50 };
	vector vd = { Date(2022, 8, 29), Date{ 2022, 8, 30 }, { 2022, 8, 31 } };
	map m{ make_pair("sort", "排序"), { "insert", "插入" } };

	//用大括号括起来的列表对容器赋值
	v = { 5, 4, 3, 2, 1 };
	return 0;
}

C++98并不支持直接用列表对容器进行初始化，这种初始化方式是在C++11引入initializer_list后才支持的。

而这些容器之所以支持使用列表进行初始化，根本原因是因为C++11给这些容器都增加了一个构造函数，这个构造函数就是以initializer_list作为参数的。

当用列表对容器进行初始化时，这个列表被识别成initializer_list类型，于是就会调用这个新增的构造函数对该容器进行初始化。

这个新增的构造函数要做的就是遍历initializer_list中的元素，然后将这些元素依次插入到要初始化的容器当中即可。

initializer_list使用示例 

struct myclass {
  myclass (int,int);
  myclass (initializer_list);
  /* definitions ... */
};

myclass foo {10,20};  // calls initializer_list ctor
myclass bar (10,20);  // calls first constructor 

使用{}初始化自定义类型时会调用直接initializer_list的构造函数，使用()初始化时会调用默认构造函数。

注意：

• 在构造函数中遍历initializer_list时可以使用迭代器遍历，也可以使用范围for遍历，因为范围for底层实际采用的就是迭代器方式遍历。
• 在构造函数中遍历initializer_list时可以使用迭代器遍历，也可以使用范围for遍历，因为范围for底层实际采用的就是迭代器方式遍历。
• 最好也增加一个以initializer_list作为参数的赋值运算符重载函数，以支持直接用列表对容器对象进行赋值，但实际也可以不增加。

如果没有增加以initializer_list作为参数的赋值运算符重载函数，下面的代码也可以正常执行：

vector v = { 1, 2, 3, 4, 5 };
v = { 5, 4, 3, 2, 1 };

 但是运行的机制存在差异：

• 对于第一行代码，就是调用以initializer_list作为参数的构造函数完成对象的初始化。
• 而对于第二行代码，会先调用initializer_list作为参数的构造函数构造出一个vector对象，然后再调用vector原有的赋值运算符重载函数完成两个vector对象之间的赋值。

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声明 

C++11提供了多种简化声明的方式，尤其是在使用模板的时候。

auto

C++11中auto可以实现自动类型推断。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。比如： 

int main()
{
	int i = 10;
	auto p = &i;
	auto pf = strcpy;

	cout << typeid(p).name() << endl;  //int *
	cout << typeid(pf).name() << endl; //char * (__cdecl*)(char *,char const *)

	map dict = { { "sort", "排序" }, { "insert", "插入" } };
	//map::iterator it = dict.begin();
	auto it = dict.begin();  //简化代码

	return 0;
}

自动类型推断在某些场景下还是非常必要的，因为编译器要求在定义变量时必须先给出变量的实际类型，而如果我们自己设定类型在某些情况下可能会出问题。比如：

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
	auto c = a + b;
	return 0;
}

decltype 

decltype除了能够推演表达式的类型，还能推演函数返回值的类型。比如： 

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; //double
	cout << typeid(p).name() << endl;   //int const *

	F(1, 'a'); //int
	F(1, 2.2); //double

	return 0;
}

 decltype除了能够推演表达式的类型，还能推演函数返回值的类型。比如：

void* GetMemory(size_t size)
{
	return malloc(size);
}
int main()
{
	//如果没有带参数，推导函数的类型
	cout << typeid(decltype(GetMemory)).name() << endl;
	//如果带参数列表，推导的是函数返回值的类型，注意：此处只是推演，不会执行函数
	cout << typeid(decltype(GetMemory(0))).name() << endl;
	return 0;
}

 nullptr

由于C++中NULL被定义成字面量0，这样就可能会带来一些问题，因为0既能表示指针常量，又能表示整型常量。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。

/* Define NULL pointer value */
#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL    0
#else  /* __cplusplus */
#define NULL    ((void *)0)
#endif  /* __cplusplus */
#endif  /* NULL */

 NULL和nullptr的含义都是空指针，所以这里调用函数时肯定希望匹配到的都是参数类型为int*的重载函数，但最终却因为NULL本质是字面量0，而导致NULL匹配到了参数为int类型的重载函数，因此在C++中一般推荐使用nullptr。

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范围for 

 C++11中引入了基于范围的for循环，for循环后的括号由冒号分为两部分，第一部分是范围内用于迭代的变量，第二部分则表示被迭代的范围。比如：

//范围for用法
int main()
{
	int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
	//将数组元素值全部乘以2
	for (auto& e : arr)
	{
		e *= 2;
	}
	//打印数组中的所有元素
	for (auto e : arr)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

 注意： 与普通循环类似，可用continue来结束本次循环，也可以用break来跳出整个循环。

范围for的使用条件 

• for循环迭代的范围必须是确定的：对于数组而言，就是数组中第一个元素和最后一个元素的范围；对于类而言，应该提供begin和end的方法，begin和end就是for循环迭代的范围。
• 迭代的对象要支持++和==操作：范围for本质上是由迭代器支持的，在代码编译的时候，编译器会自动将范围for替换为迭代器的形式。而由于在使用迭代器遍历时需要对对象进行++和==操作，因此使用范围for的对象也需要支持++和==操作。