【C++11】——列表初始化、声明及STL变化

 

目录

1. C++11简介

2. 统一的列表初始化

2.1 {}初始化

2.2 initializer_list容器

3. 声明

auto

decltype

nullptr

4. STL 中的一些变化


1. C++11简介

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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,我们这里没办法一 一讲解,主要讲解实际中比较实用的语法。详细见官网(C++11 - cppreference.com)。
  • 1998年是C++标准委员会成立的第一年,本来计划以后每5年视实际需要更新一次标准,C++国际标准委员会在研究C++ 03的下一个版本的时候,一开始计划是2007年发布,所以最初这个标准叫C++ 07。但是到06年的时候,官方觉得2007年肯定完不成C++ 07,而且官方觉得2008年可能也完不成。最后干脆叫C++ 0x。x的意思是不知道到底能在07还是08还是09年完成。结果2010年的时候也没完成,最后在2011年终于完成了C++标准。所以最终定名为C++11。

2. 统一的列表初始化

2.1 {}初始化

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()
{
	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;//建议就用这个
	int x2 = { 2 };
	int x3{ 2 };
	int array1[]{ 1, 2, 3, 4, 5 };
	int array2[5]{ 0 };
	Point p{ 1, 2 };
	// C++11中列表初始化也可以适用于new表达式中
	int* p1 = new int(1);
	int* p2 = new int[3]{ 1, 3, 4 };
	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, 10, 7); // 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, 10, 9 };//类似隐式类型转换 + 优化
	Date d3{ 2022, 10, 8 };
 
	Date* p1 = new Date(1, 2, 3);
	Date* p2 = new Date[3]{ { 2022, 1, 1 }, { 2022, 1, 2 }, { 2022, 1, 3 } };
	return 0;
}

2.2 initializer_list容器

initializer_list的介绍:

c++11里添加了initializer_list容器,介绍文档如下:initializer_list的介绍

此容器提供的成员函数只有三个,还有一个构造函数:

【C++11】——列表初始化、声明及STL变化_第1张图片

int main()
{
	initializer_list ilt = { 3.3, 5.5, 9.9 };
	initializer_list::iterator it = ilt.begin();
	while (it != ilt.end())
	{
		cout << *it << " ";//3.3 5.5 9.9
		it++;
	}
	cout << endl;
	for (auto e : ilt)
	{
		cout << e << " ";//3.3 5.5 9.9
	}
	return 0;
}

此类型用于访问C++初始化列表中的值,该列表是 类型的元素列表。这种类型的对象由编译器从初始化列表声明自动构造,初始化列表声明是用大括号括起来的逗号分隔元素的列表:const T。常量的花括号列表会被编译器识别成initializer_list。

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

initializer_list的使用场景:

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:

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()
{
	//vector
	vector v1 = { 1, 2 ,3 ,4, 5 };
    // 使用大括号对容器赋值,{}调用构造函数构造一个vector对象,再赋值
    v1 = {10, 20, 30};
	vector v2{ 1, 2, 3, 4, 5 };
	vector v3 = { { 2022, 1, 1 }, { 2022, 1, 2 }, { 2022, 1, 3 } };
 
	//list
	list lt1{ 1, 2, 3 };
 
	//set
	set s1{ 3, 4, 5, 6, 3 };
 
	//map
    // 这里{"sort", "排序"}会先初始化构造一个pair对象
	map dict = { {"string", "字符串" }, {"sort", "排序" } };
	return 0;
}

前面说到,初始化容器对象能像上面代码一样如此的方便是因为C++11STL中的不少容器就增加initializer_list作为参数的构造函数:也可以作为operator =的参数,这样就可以用大括号赋值:

【C++11】——列表初始化、声明及STL变化_第2张图片

 

initializer_list的使用示例:

前面我已经模拟实现了vector(vector的模拟实现),下面就对其改造vector也支持{}初始化和赋值。

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

这里的构造函数还能实现的再简单点,直接在初始化列表里把三个成员变量初始化,在遍历l,复用push_back依次插入到vector即可:

vector(initializer_list l)
	:_start(nullptr)
	, _finish(nullptr)
	, _endofstoage(nullptr)
{
	for (auto e : l)
	{
		push_back(e);
	}
}

注意:

  1. 使用迭代器遍历时,需要加上typename来说明这是一个类型名字,因为这个迭代器类型定义在一个类模板中,在该类模板未被实例化之前编译器是无法识别此类型的。
  2. 最好增加一个以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。
vector v1 = { 1, 2 ,3 ,4, 5 };
// 使用大括号对容器赋值,{}调用构造函数构造一个vector对象,再赋值
v1 = {10, 20, 30};

对于第二行的赋值操作,涉及到了隐式类型转换,先使用{}调用构造函数构造一个vector对象,再赋值。

3. 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。

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。具体见上篇博文。

decltype

decltype将变量的类型声明为表达式指定的类型。

// 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;//double
}
int main()
{
	const int x = 1;
	double y = 2.2;
	decltype(x * y) ret; // ret的类型是double
	decltype(&x) p; // p的类型是int*
	cout << typeid(ret).name() << endl;//int const * __ptr64
	cout << typeid(p).name() << endl;//int
	F(1, 'a');
	return 0;
}

下面来区分下typeid和decltype:

  • typeid(变量名).name():专门用来输出一个变量的类型,返回的是一个字符串。帮助我们观察此字符串的类型,不能用其去定义变量。
  • decltype:将变量的类型声明为表达式指定的类型,可以用其去定义变量

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
#endi

如果没有定义宏,如果在cplusplus里,NULL被定义成0。可以看到,NULL可能被定义为字面常量0,或者被定义为无类型指针(void*)的常量。不论采取何种定义,在使用空值的指针时,都不可避免的会遇到一些麻烦,比如:

【C++11】——列表初始化、声明及STL变化_第3张图片

程序本意是想通过f(NULL)调用指针版本的f(int*)函数,但是由于NULL被定义成0,因此与程序的初衷相悖。在C++98中,字面常量0既可以是一个整形数字,也可以是无类型的指针(void*)常量,但是编译器默认情况下将其看成是一个整形常量,如果要将其按照指针方式来使用,必须对其进行强转(void *)0

注意:

  1. 在使用nullptr表示指针空值时,不需要包含头文件,因为nullptr是C++11作为新关键字引入的。
  2. 在C++11中,sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。
  3. 为了提高代码的健壮性,在后续表示指针空值时建议最好使用nullptr。

4. STL 中的一些变化

新容器

  • 用橘色圈起来是C++11中的一些几个新容器,但是实际最有用的是unordered_map和unordered_set。

【C++11】——列表初始化、声明及STL变化_第4张图片

 

1、array容器

array就是一个静态数组,其有两个模板参数,第一个模板参数代表的是存储的数据类型,第二个是非类型模板参数,代表的是存储元素的个数:

int main()
{
	array a1;
	array a2;
	return 0;
}

array和普通数组最大的区别在于对于越界访问的检查:

int main()
{
	int a[10];
	cout << a[10] << endl;//越界不一定能检查出来
	array b;
	cout << b[10] << endl;//只要越界,一定能检查出来
	return 0;
}

总结:

  1. array容器的对象是建立在栈区的,不适合定义大数组
  2. array容器的设计可能是为了代替静态数组,因为array容器更安全,能够检查除越界的错误,而静态数组并不一定能够检查出来。
  3. array数组有的东西vector都有,个人认为还是vector香

2、forward_list容器

forward_list容器本质就是一个单链表,相比list的区别在于forward_list节省了空间,实际使用上使用forward_list的比率还是比较低的,还是使用list来的方便。

3、unordered_map和unordered_set容器

比较实用,后面专门出一篇博文介绍。

容器中的一些新方法

如果我们再细细去看会发现基本每个容器中都增加了一些C++11的方法,但是其实很多都是用得比较少的。

C++11更新后,容器中增加的新方法最后用的插入接口函数的右值引用版本。

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