C++11的一些新特性|线程库|包装器|lambda表达式
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一、可变参数模板
1.可变参数模板
2.STL容器中emplace相关函数接口:
二、lambda表达式
1.c++98中的一个例子
2.lambda表达式
三、包装器
1.fuction包装器
四、线程库
1.thread类简单介绍
2.并发和并行的区别
3.线程函数参数
4.原子性操作库
5.锁
1.std::mutex
2.std::recursive_mutex
3.lock_guard
4.unique_lock
5.支持两个线程交替打印，一个打印奇数，一个打印偶数
一、可变参数模板
1.可变参数模板
c++11的新特性可变参数模板可以接受多个参数，如下是一个基本可变参数的函数模板:
// Args是一个模板参数包，args是一个函数形参参数包 // 声明一个参数包Args...args，这个参数包中可以包含0到任意个模板参数。 templatevoid ShowList(Args... args) {} 上面args前面有省略号，所以它就是一个可变参数模板，带省略号的参数称为参数包，它里面包含了0到N个模板参数。我们无法直接获取参数包中的每个参数，只能通过展开来获取。
1.递归展开获取参数包
// 递归终止函数 templatevoid ShowList(const T& t) { cout << t << endl; } // 展开函数 template void ShowList(T value, Args... args) { cout << value <<" "; ShowList(args...); } int main() { ShowList(1); ShowList(1, 'A'); ShowList(1, 'A', std::string("sort")); return 0; } 2.逗号表达式获取参数包
templatevoid PrintArg(T t) { cout << t << " "; } //展开函数 template void ShowList(Args... args) { int arr[] = { (PrintArg(args), 0)... }; cout << endl; } int main() { ShowList(1); ShowList(1, 'A'); ShowList(1, 'A', std::string("sort")); return 0; }
2.STL容器中emplace相关函数接口:
template
void emplace_back(Args&& ...args);
首先我们看到emplace系列接口，支持模板的可变参数，并且万能引用，那么相对insert和emplace的优势在哪：
std::list< std::pair > mylist;
// emplace_back支持可变参数，拿到构建pair对象的参数后自己去创建对象
// 那么在这里我们可以看到除了用法上，和push_back没什么太大的区别
mylist.emplace_back(10, 'a');
mylist.emplace_back(20, 'b');
mylist.emplace_back(make_pair(30, 'c'));
mylist.push_back(make_pair(40, 'd'));
mylist.push_back({ 50, 'e' });
for (auto e : mylist)
cout << e.first << ":" << e.second << endl; // 下面我们试一下带有拷贝构造和移动构造的bit::string，再试试呢
// 我们会发现其实差别也不到，emplace_back是直接构造了，push_back
// 是先构造，再移动构造
std::list< std::pair > mylist;
mylist.emplace_back(10, "sort");
mylist.emplace_back(make_pair(20, "sort"));
mylist.push_back(make_pair(30, "sort"));
mylist.push_back({ 40, "sort"}); 二、lambda表达式
1.c++98中的一个例子
在c++98中，如果想要对一个数据集合中的元素排序，可以使用std::sort方法，如果待排序元素为自定义类型，需要用户定义排序时的比较规则
int main()
{
vector v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2,
3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };
sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess());
sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());
} 这样每次为了实现一个算法，都需要重写一个类，如果每次比较逻辑不同，需要写多个类，而且相同类的命名给编程带来很大不方便，所以使用lambda表达式。
2.lambda表达式
2.1lambda表达式语法
书写格式:[capture-lis](parameters)mutable->return-type{statement}
- [capture-list]:捕捉列表，该列表总是出现在lambda函数的开始位置，编译器根据[]来判断是否为lambda函数，捕捉列表能够捕捉上下文中的变量供lambda函数使用
- （parameters):参数列表。与普通函数的参数列表一直，如果不需要参数传递，可以连()一起省略
- mutable：默认情况下，lambda是一个constHanshu ,mutable可以取消其常量下，使用该修饰符时，参数列表不能省略
- ->return type:返回值类型。用追踪返回类型形式声明函数的返回值类型，没有返回值时可以省略。返回值类型明确的情况下，也可以省略。由编译器对返回类型进行推到
- statement：函数体，在该函数体内，除了可以使用参数，还可以使用捕获到的变量
int a = 3,b=4; auto fun2 = [=, &b](int c)->int{return b += a+ c; };捕捉列表描述了上下文中那些数据可以被lambda使用，以及使用的方式传值还是传引用。
- [var]：表示值传递方式捕捉变量var
- [=]：表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量(包括this)
- [&var]：表示引用传递捕捉变量var
- [&]：表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量(包括this)
- [this]：表示值传递方式捕捉当前的this指针
注意：a. 父作用域指包含lambda函数的语句块b. 语法上捕捉列表可由多个捕捉项组成，并以逗号分割。比如：[=, &a, &b]：以引用传递的方式捕捉变量a和b，值传递方式捕捉其他所有变量[&，a, this]：值传递方式捕捉变量a和this，引用方式捕捉其他变量c. 捕捉列表不允许变量重复传递，否则就会导致编译错误。比如：[=, a]：=已经以值传递方式捕捉了所有变量，捕捉a重复d. 在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空。
e. 在块作用域中的lambda函数仅能捕捉父作用域中局部变量，捕捉任何非此作用域或者非局部变量都会导致编译报错。f. lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同
在底层编译器对lambda表达式的处理方式，完全就是按照函数对象的方式处理的。如果定义了一个lambda表达式，编译器会自动生成一个类，在该类中重载了operator()
三、包装器
1.fuction包装器
function包装器，也叫做适配器，c++中function本质是一个类模板，也是一个包装器
ret = func(x);
这里的func可能是函数名？函数指针？函数对象（仿函数对象）？也有可能是lambda表达式对象？这些都是可调用的类型，如此多的类型会导致模板效率低下。包装器可以很好的解决上面问题
#include
//类模板原型
template function;
template
class function;
//Ret:被调用函数的返回值类型
//Args...:被调用函数的形参 使用方法如下：
#include
int f(int a,int b)
{
return a+b;
}
struct Functor
{
public:
int operator()(int a,int b)
{
return a+b;
}
};
class plus
{
public:
static int plusi(int a,int b)
{
return a+b;
}
double plusd(double a, double b)
{
return a+b;
}
};
int main()
{
//函数名 函数指针
std::function func1 = f;
cout< func2 = Functor();
cout< func3 = [](const int a,const int b){return a+b;};
cout< func4 = &Plus::plusi;
cout << func4(1, 2) << endl;
std::function func5 = &Plus::plusd;
cout << func5(Plus(), 1.1, 2.2) << endl;
} 四、线程库
1.thread类简单介绍
在c++11之前，涉及到多线程问题，都是和平台相关的，wins和linux下各有自己的接口，这使代码的可移植性比较差，在c++11中最重要的特性就是对线程进行支持了，使用是不需要依赖第三方库。而且在原子操作中还引入了原子类
#include
- thread():构造一个线程对象，没有关联任何线程函数，即没有启动线程
- thread(fn,args1,arg2...)构造一个线程对象，并关联线程函数fn,args1,args2...为线程函数参数
- get_id()获取线程id
- joinable():线程是否还在执行，joinable代表的是一个正在执行中的线程
- join()该函数调用后会阻塞住线程，当该线程结束后，主线程继续执行
- detach()在创建线程对象后马上调用，用于把被创建线程和线程对象分离，分离的线程变为后台线程，创建的线程”死活“与主线程无关
#includeusing namespace std; #include void ThreadFunc(int a) { } class TF { public: void operator()() { cout<<"thread3"<
- 4.thread类是防拷贝的，不允许拷贝构造以及赋值，但是可以移动构造和移动赋值，即将一个线程关联线程的状态转移给其他线程对象，转移期间不影响线程的执行。
- 可以通过joinable()函数判断线程是否是有效的，如果是以下情况，则线程无效
- 可以采用无参构造函数构造的线程对象
- 线程对象的状态已经转移给其他线程对象
- 线程已经join或者detach结束
2.并发和并行的区别
并发（concurrent）：一个cpu处理器处理多个线程任务（宏观上是同时处理多个任务，微观上是cpu在多个线程之间快速的交替执行cpu把运行时间划分称若干个微小的时间段，公平的分配给各个线程执行，在一个时间段的线程运行时，其他线程处于挂起状态，这种称为并发。
并行（parallel）：并行是多个cpu处理器处理多个线程任务（当一个cpu执行一个线程时，另一个cpu可以执行另一个线程，两个线程互不抢占cpu资源，可以同时进行，这就称为并行）
3.线程函数参数
线程函数的参数也是以值拷贝的方式拷贝到线程栈空间中的，因此，即使参数为引用类型，在线程中修改后也不能修改外部实参，因为其实引用的是线程栈中的拷贝，而不是外部实参。
4.原子性操作库
多线程最主要的问题是共享数据带来的安全问题（线程安全），如果共享数据都是只读的，那么只读操作不会影响到数据，更不会涉及对数据的修改，所以所有线程都会获得同样的数据。但是，当一个或多个线程要修改共享数据时，就会产生很多潜在的问题。c++98中的传统解决方式：可以对共享修改的数据加锁保护。虽然加锁可以解决，但是加锁有一个缺陷就是，获取到锁的正常运行，其他线程阻塞，会影响系统运行的效率，而且锁如果控制不好，会造成死锁。
原子操作：使得线程间数据的同步变得高效。在c++11中，程序员不需要对原子类型变量进行加锁解锁操作，线程能够对原子类型变量互斥访问，更为普遍的，可以使用atomic类模板，定义出所需的任意原子类型。#includeatomic t; //声明一个类型为T的原子类型变量t 注:原子类型通常属于"资源型"数据，多个线程只能访问单个原子类型的拷贝，在c++11中，原子类型只能从其模板参数中进行构造，不允许原子类型进行拷贝构造，移动构造，operator=等。为了防止意外，标准库已经对这些进行了删除
#include
#include
#include
using namespace std;
atomic_long sum{0};
void fun(size_t num)
{
for(size_t i = 0; i 5.锁
在多线程环境下，如果想要保证某个变量的安全性，只要将其设置为对应的原子类型即可，即高效又不容易死锁，但是有些情况下，我们需要保证一段代码的安全性，就只能通过锁的方式进行控制。但是锁控制不好的时候，可能会造成死锁，最常见的比如锁中间代码返回，或者在锁的范围内抛异常。因此,c++11采用RAII方式对锁进行封装，即lock_guard和unique_lock
1.std::mutex
c++11提供的最基本的互斥量，该类的对象之间不能拷贝，也不能移动，mutex最常用的三个函数：
- lock()上锁：锁住互斥量
- unlock() 解锁：释放对互斥量的所有权
- try_lock() 尝试锁住互斥量，如果互斥量被其他线程占有，则当前线程也不会被阻塞
- 注意，线程函数调用lock()时，可能会发生以下三种情况：
- 如果该互斥量当前没有被锁住，则调用线程将该互斥量锁住，直到调用 unlock之前，该线程一直拥有该锁
- 如果当前互斥量被其他线程锁住，则当前的调用线程被阻塞住
- 如果当前互斥量被当前调用线程锁住，则会产生死锁(deadlock)
- 线程函数调用try_lock()时，可能会发生以下三种情况：
- 如果当前互斥量没有被其他线程占有，则该线程锁住互斥量，直到该线程调用 unlock释放互斥量
- 如果当前互斥量被其他线程锁住，则当前调用线程返回 false，而并不会被阻塞掉
- 如果当前互斥量被当前调用线程锁住，则会产生死锁(deadlock)
2.std::recursive_mutex
其允许对同一个线程对互斥量多次上锁（即递归上锁），来获得对互斥量对象的多层所有权，释放互斥量时需要调用与锁层次深度相同次数的unlock()
3.lock_guard
lock_guard是c++11中定义的模板类，
lock_guard 类模板主要是通过 RAII 的方式，对其管理的互斥量进行了封 装 ，在需要加锁的地方，只需要用上述介绍的 任意互斥体实例化一个 lock_guard ，调用构造函数 成功上锁，出作用域前， lock_guard 对象要被销毁，调用析构函数自动解锁，可以有效避免死锁 问题 。lock_guard缺陷：太单一，用户无法对锁控制
4.unique_lock
与lock_guard类似，unique_lock类模板也是采用RAII方式对锁进行了封装，并且也是以独占所有权的方式管理mutex对象的上锁和解锁操作，即其对象之间不能发生拷贝，在构造（或移动move赋值时）， unique_lock对象需要传递一个mutex对象作为它的参数，新创建的unique_lock对象负责传入的mutex对象的上锁和解锁操作。使用以上类型互斥量实例化unqie_lock的对象时，自动调用构造上锁，unique_lock对象销毁自动调用析构函数解锁，可以很方便的防止死锁问题。与lock_guard不同的是，unique_lock更加灵活，提供了更多成员函数：
- 上锁/解锁操作：lock、try_lock、try_lock_for、try_lock_until和unlock
- 修改操作：移动赋值、交换(swap：与另一个unique_lock对象互换所管理的互斥量所有
- 权)、释放(release：返回它所管理的互斥量对象的指针，并释放所有权)
- 获取属性：owns_lock(返回当前对象是否上了锁)、operator bool()(与owns_lock()的功能相同。mutex(返回当前unique_lock所管理的互斥量的指针)。
5.支持两个线程交替打印，一个打印奇数，一个打印偶数
使用条件变量来实现。这里有两个问题：1.如何保证某个线程先运行 2.如何保证交替打印
1.如何保证某个线程先运行
线程的运行顺序是由调度器决定的，不一定谁先创建谁就先运行，所以需要一把锁，谁先抢占了锁，谁就可以先运行，另外一个线程阻塞。如果t1先抢到锁，t1先运行，t2阻塞。 如果t2抢到了锁，t2先运行， 但是这里可以加一个wait进行阻塞，wait阻塞时候会自动解锁，保证了t1先运行。2.如何保证两个线程进交替运行假设t1先获取到了锁，t2阻塞在锁上，t1打印奇数，++x变成偶数，notify t2，但是没有线程wait,又抢占到了锁，继续++x，这个时候就有问题。直到出了作用域解锁，t2获取到锁。所以这里使用一个判断， 如果在t1抢到锁之后，判断当前是偶数，那么就wait,并且notify t2,解锁通知t2开始运行。 t2抢到锁之后，++x,notify t1,如果再次抢到锁，判断当前是奇数，那么wait并且解锁，通知t1开始运行。
int main()
{
mutex mtx ; //只有一把锁
condition_variable cv;
int n = 100;
int x = 1;
thread t1([&,n]()
{
while(1)
{
unique_lock lock(mtx);
if(x>100)
break;
if(x%2 == 0) //阻塞
cv.wait(lock);
++x;
cv.notift_one();
}
});
thread t2([&,n]()
{
while(1)
{
unique_lock lock(mtx);
if(x>100)
break;
if(x%2 != 0)
cv.wait(lock);
++x;
cv.notify_one();
}
});
t1.join();
t2.join();
return 0;
}