【C++】C++11新特性

一、列表初始化

C++98中使用{}初始化的问题

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

int array1[] = {1,2,3,4,5};
int array2[5] = {0};

对于一些自定义的类型，却无法使用这样的初始化。比如：

vector<int> v{1,2,3,4,5};

就无法通过编译，导致每次定义vector时，都需要先把vector定义出来，然后使用循环对其赋初始值，非常不方便。C++11为了兼容C语言的这种特性，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。

内置类型的列表初始化

#include
#include
#include

using namespace std;


int main()
{
	int x1 = 1;
	int x2 = { 1 };
	int x3{ 1 };

	int arr1[]{ 1,2,3,4,5 };   //省略赋值符号
	// 动态数组，在C++98中不支持
	int* arr2 = new int[5]{ 1,2,3,4,5 };

	//容器
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5 };
	vector<int> v2 { 1,2,3,4,5 };

	list<int> lt1 = { 1,2,3,4,5 };
	list<int> lt2 { 1,2,3,4,5 };

	auto it = { 1,2,3,4,5 };
	cout << typeid(it).name() << endl;
	return 0;
}

注意：列表初始化可以在{}之前使用等号，其效果与不使用=没有什么区别.

为什么vector和list也支持？
实际上是使用initializer_list是系统自定义的类模板。

而STL容器在c++11新增了参数列表为initializer_list的构造函数




initializer_list的迭代器其实就是指向常量区数据的指针

自定义类型的列表初始化

1.标准库支持单个对象的列表初始化

#include
#include
#include
#include

using namespace std;

class Date  { 
public: 	
Date(int year,int month,int day) 
		:_year(year)
		,_month(month)
		,_day(day) 	
		{}; 
private: 	
	int _year;
	int _month; 	
	int _day; 
};

int main() 
{ 	
	Date d1 = { 2023,9,22 }; 	
	Date d2{ 2023,9,22 }; 
	return 0;
} 

#include
#include
#include
#include

using namespace std;

class Date  
{ 
public: 	
Date(int year,int month,int day) 
		:_year(year)
		,_month(month) 		
		,_day(day) 	
		{}; 
private: 	
		int _year;
		int _month; 	
		int _day; 
};

int main() 
{ 	
		Date d1 = { 2023,9,22 }; 	
		Date d2{ 2023,9,23 }; 	
		Dated3{ 2023,9,24 };

		vector<Date> ve1 = { d1,d2,d3 }; 	
		vector<Date> ve2{{2023,9,22},{2023,9,23},{2023,9,24} }; } 
		return 0;
}

 
2.多个对象的列表初始化

多个对象想要支持列表初始化，需给该类(模板类)添加一个带有initializer_list类型参数的构造函数即可。

二、变量类型推导(decltype)

类型推导

decltype是根据表达式的实际类型推演出定义变量时所用的类型

1.推演表达式类型作为变量的定义类型

int main() 
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    // 用decltype推演a+b的实际类型，作为定义c的类型
    decltype(a+b) c;
    cout<<typeid(c).name()<<endl; // typeid只能用作打印出对象的类型
    return 0; 
} 

2. 推演函数返回值的类型

void* func(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(func)).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(func(0))).name() <<endl;
    return 0; 
 } 

类型推导的场景

我们在以前学习auto的时候可以使用auto定义变量来推导变量的类型，可是auto不能作为参数，此时需要我们的decltype类型推导

#include
#include
#include
#include

using namespace std;

int main() {
    int x = 1;
    double y = 2.2;

    decltype(x * y) ret;
    cout << typeid(ret).name() << endl;

    vector<decltype(x* y)> v1;
    v1.push_back(3);
    v1.push_back(1);
    return 0; } 

四、类成员的新功能

显示缺省参数

在C++11中，可以在默认函数定义或者声明时加上=default，从而显式的指示编译器生成该函数的默认版本，用=default修饰的函数称为显式缺省函数。

如果不想显式的写出构造函数，就可以使用default，这样编译器就会认为并没有默认构造函数，就会自动生成。

person() = default;

删除默认函数

class person
{
public:
    person(int age = 10, string name = "edward")
        :_age(age)
        ,_name(name)
    {}
    
    person(const person& p) = delete; // C++11做法，使用delete关键字
    
private:
    int _age;
    string _name;
 
    person(const person& p); // C++98做法：将拷贝构造私有，并且只声明不实现
};
 
int main()
{
    person p1;
    return 0;
}

final和override

这两个关键字也是C++11新增的，但是其实我们在学习继承和多态的时候已经见过了，这里不再过多描述。

final：修饰类，使该类不能被继承；修饰虚函数，该虚函数不能被重写。

override：检查派生类虚函数是否重写了基类某个虚函数，如果没有重写编译报错

四、可变参数列表

// 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。
template <class ...Args>
void ShowList(Args... args)
{}

上面的参数args前面有省略号，所以它就是一个可变模版参数，我们把带省略号的参数称为“参数 包”，它里面包含了0到N（N>=0）个模版参数。我们无法直接获取参数包args中的每个参数的，
只能通过展开参数包的方式来获取参数包中的每个参数，这是使用可变模版参数的一个主要特
点，也是最大的难点，即如何展开可变模版参数。由于语法不支持使用args[i]这样方式获取可变
参数，所以我们的用一些奇招来一一获取参数包的值。

递归方式展开参数包

#include
using namespace std;


void ShowList()
{
	cout << endl;
}

// 展开函数  递归
template <class T, class ...Args>

void ShowList(T value, Args... args)
{
	cout << value << " ";
	ShowList(args...);
}

int main()
{
	ShowList();
	ShowList(1);
	ShowList(1, 'A');
	ShowList(1, 'A', std::string("sort"));
	return 0;
}

计算参数包中有多少个参数

五、lambda表达式

引入

在C++98中，如果想要对一个数据集合中的元素进行排序，可以使用std::sort方法

#include 
#include 

int main()
{
	int array[] = {4,1,8,5,3,7,0,9,2,6};
	// 默认按照小于比较，排出来结果是升序
	std::sort(array, array+sizeof(array)/sizeof(array[0]));
	// 如果需要降序，需要改变元素的比较规则
	std::sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]),、greater<int>());
return 0;
}

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：

#include
#include
#include
using namespace std;


struct Goods
{
	string _name;  // 名字
	double _price; // 价格
	int _evaluate; // 评价

	Goods(const char* str, double price, int evaluate)
		:_name(str)
		, _price(price)
		, _evaluate(evaluate)
	{}
};

struct ComparePriceLess
{
	bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
	{
		return gl._price < gr._price;
	}
};

struct ComparePriceGreater
{
	bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
	{
		return gl._price > gr._price;
	}
};

int main()
{
	vector<Goods> 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());
	return 0;
}

我们发现上面的这种写法太复杂，每次使用仿函数都得自己去实现，如果实现多个仿函数，如果命名相似，对使用带来极大的不便。
C++11引入lambda表达式解决这一问题

int main()
{
 	vector<Goods> 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(), [](const Goods& g1, const Goods& g2)
	 {
 			return g1._price < g2._price; 
 	 });
}

lambda表达式语法

lambda表达式书写格式：[capture-list] (parameters) mutable -> return-type { statement }

lambda表达式各部分说明

• [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[]来判断接下来的代码是否为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致，如果不需要参数传递，则可以连同()一起省略

• mutable：默认情况下，lambda函数总是一个const函数，mutable可以取消其常量性。使用该修饰符时，参数列表不可省略(即使参数为空)。

• ->returntype：返回值类型。用追踪返回类型形式声明函数的返回值类型，没有返回值时此部分可省略。返回值类型明确情况下，也可省略，由编译器对返回类型进行推导。

• {statement}：函数体。在该函数体内，除了可以使用其参数外，还可以使用所有捕获到的变量。

注意：

在lambda函数定义中，参数列表和返回值类型都是可选部分，而捕捉列表和函数体可以为空。

因此C++11中最简单的lambda函数为：[]{}; 该lambda函数不能做任何事情。0

int main()
{
    // 最简单的lambda表达式, 该lambda表达式没有任何意义
    []{};
    // 省略参数列表和返回值类型，返回值类型由编译器推导为int
    int a = 3, b = 4;
    [=]{return a + 3; };
    // 省略了返回值类型，无返回值类型
    auto fun1 = [&](int c){b = a + c; };
    fun1(10)
    cout<< a <<" "<<b<<endl;
    // 各部分都很完善的lambda函数
    auto fun2 = [=, &b](int c)->int{return b += a+ c; };
    cout<<fun2(10)<<endl;
    // 赋值捕捉x
    int x = 10;
    auto add_x = [x](int a) mutable { x *= 2; return a + x; };
    cout << add_x(10) << endl;
    return 0;
}

通过上述例子可以看出，lambda表达式实际上可以理解为无名函数，该函数无法直接调用，如果想要直接调用，可借助auto将其赋值给一个变量。

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. lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同

实际在底层编译器对于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，即：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()。