【C++】C++11——C++11介绍、初始化列表、声明、auto、decltype、nullptr、范围for循环

C++11

1.C++11介绍

  C++11是C++编程语言的一个版本，于2011年发布。C++11引入了很多新特性，比如：类型推导（auto关键字）、Lambda表达式、线程库、列表初始化、智能指针、右值引用、包装器等等。 C++11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。总的来说，C++11使得C++更加现代化、易用和强大。

C++11

             

2.初始化列表

2.1｛｝初始化

  在C++98中，标准确实允许使用花括号{}对数组或者结构体元素进行统一的列表初始值设定。这种初始化方式被称为“聚合初始化”（Aggregate Initialization）。

  对于数组，可以使用花括号{}将一组值列表初始化为数组的元素。

  对于结构体，如果结构体中的成员都是公有（public）的，并且没有定义构造函数，那么可以使用花括号{}将一组值列表初始化为结构体的成员变量。 例如：

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扩大了初始化列表的使用范围，使其可以用于所有的内置类型和用户自定义的类型。在C++11之前，初始化列表只能用于POD（Plain Old Data）结构体和数组。

  使用初始化列表时，可以选择添加等号（=）或不添加。如果添加等号，则称为“值初始化”，如果不添加等号，则称为“直接初始化”。 这两种方式在C++11中都是有效的。

  值初始化将使用默认值或零值来初始化对象，而直接初始化将使用指定的值来初始化对象。例如：

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中列表初始化也可以适用于n ew表达式中
	int* pa = new int[4]{ 0 };
	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;
}

            

2.2 std::initializer_list

std::initializer_list介绍

  std::initializer_list是C++11标准库中的一种类型，用于表示某种特定类型的值的数组。它是一种模板类型，定义std::initializer_list对象时，必须说明列表中所含元素的类型。

  std::initializer_list对象可以用于初始化其他对象，或者作为函数的参数进行传递。 和std::vector一样，std::initializer_list也是一种模板类型，但是它和std::vector有一些重要的区别。首先，std::initializer_list对象中的元素永远是常量值，无法改变它们的值。其次，std::initializer_list对象本身并不拥有它所包含的元素，它只是一个指向元素数组的指针，这意味着它不会进行内存分配或释放。

  在使用std::initializer_list时，可以使用花括号{}来创建一个初始化列表，例如：

std::initializer_list<int> ilist = {1, 2, 3, 4, 5};

  在这个例子中，我们创建了一个包含5个整数的std::initializer_list对象。

  

  另外，可以使用begin()和end()成员函数来获取指向初始化列表首元素和尾元素的指针， 例如：

auto begin = ilist.begin();  
auto end = ilist.end();

  这些指针可以用于遍历初始化列表中的元素。需要注意的是，由于std::initializer_list对象中的元素是常量值，因此不能使用指针修改它们的值。

  总的来说，std::initializer_list是一种方便的类型，可以用于初始化其他对象或作为函数参数进行传递。但是需要注意的是，它并不拥有它所包含的元素，而且元素值是常量，无法修改。

            

3.声明

3.1auto

  在C++11中，auto关键字被引入，用于自动类型推导。它允许编译器根据初始化表达式的类型来自动推断变量的类型，而不需要显式地指定变量的类型。

  使用auto关键字可以使代码更加简洁和易读，特别是在处理复杂的类型或模板元编程时。它还可以减少由于手动指定错误类型而引起的错误。

  下面是一些使用auto关键字的示例：

#include   
#include   
  
int main() 
{  
    // 自动推导整型变量的类型  
    auto i = 10;  
    std::cout << "i: " << i << std::endl;  
  
    // 自动推导浮点型变量的类型  
    auto f = 3.14;  
    std::cout << "f: " << f << std::endl;  
  
    // 自动推导复杂类型的变量  
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};  
    for (auto element : vec) {  
        std::cout << "element: " << element << std::endl;  
    }  
  
    return 0;  
}

//i: 10  
//f: 3.14  
//element: 1  
//element: 2  
//element: 3  
//element: 4  
//element: 5

  
  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;
	auto pf = strcpy;
	cout << typeid(p).name() << endl;
	cout << typeid(pf).name() << endl;
	map<string, string> dict = { {"sort", "排序"}, {"insert", "插入"} };
	
	//map::iterator it = dict.begin();
	auto it = dict.begin();
	return 0;
}

            

3.2decltype

  在C++11中，decltype关键字被引入，用于在编译时推断表达式的类型。它允许编译器根据表达式的类型来推断变量的类型，而不需要显式地指定变量的类型。

  decltype的使用方式如下：

decltype(expression) variable_name;

  其中，expression是一个表达式，可以是变量、函数调用、算术运算等等。decltype会根据expression的类型来推断variable_name的类型。
  

  下面是一些使用decltype的示例：

#include   
#include   
  
int main() {  
    int i = 10;  
  
    // decltype推导整型变量的类型  
    decltype(i) j = 20;  
    std::cout << "j: " << j << std::endl;  
  
    // decltype推导复杂类型的变量  
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};  
    for (decltype(vec)::size_type index = 0; index != vec.size(); ++index) 
    {  
        std::cout << "vec[" << index << "]: " << vec[index] << std::endl;  
    }  
  
    return 0;  
}

//j: 20  
//vec[0]: 1  
//vec[1]: 2  
//vec[2]: 3  
//vec[3]: 4  
//vec[4]: 5

  在上面的示例中，decltype关键字被用于推断变量j和index的类型。编译器根据表达式的类型自动确定变量的类型，从而使代码更加简洁和易读。 需要注意的是，在推导复杂类型时，可以使用decltype和作用域解析运算符::来指定类型的嵌套部分。

// decltype的一些使用使用场景
template<class T1, class T2>
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; // ret的类型是double
	decltype(&x) p;      // p的类型是int*
	
	cout << typeid(ret).name() << endl;
	cout << typeid(p).name() << endl;
	F(1, 'a');
	return 0;
}

            

3.3nullptr

  在C++11之前，C++使用NULL宏来表示指针的“空”值。然而，NULL宏在某些情况下可能会导致歧义，因为它在不同的上下文中可能有不同的含义。为了解决这个问题，C++11引入了nullptr关键字，用于表示指针的“空”值。

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

  nullptr是一种特殊类型的字面量，它可以被转换为任何其他指针类型，也可以被转换为bool类型（在这种情况下，它的值为false）。与NULL不同的是，nullptr是一种类型安全的指针空值，它不会引发整数溢出或其他与整数相关的问题。

  下面是使用nullptr的示例：

  ptr1被初始化为nullptr，而ptr2被初始化为0。然后，通过检查指针是否为nullptr来判断指针是否为空。使用nullptr可以使代码更加清晰和易于理解，因为它明确表示指针的值为“空”。

#include   
  
int main() {  
    int* ptr1 = nullptr; // 使用nullptr初始化指针  
    int* ptr2 = 0; // 使用0初始化指针（不推荐）  
  
    if (ptr1) {  
        std::cout << "ptr1 is not null" << std::endl;  
    } else {  
        std::cout << "ptr1 is null" << std::endl;  
    }  
  
    if (ptr2) {  
        std::cout << "ptr2 is not null" << std::endl;  
    } else {  
        std::cout << "ptr2 is null" << std::endl;  
    }  
  
    return 0;  
}

//ptr1 is null  
//ptr2 is null

            

4.范围for循环

  在C++11中，可以使用范围for循环来遍历容器中的元素。 范围for循环的语法如下：

for (decltype(container)::value_type element : container) 
{  
    // 循环体  
}

  其中，container是一个容器对象，如std::vector、std::list等。decltype(container)::value_type表示容器中元素的类型。

  范围for循环会依次遍历容器中的每个元素，并将当前元素的值赋给循环变量element。在循环体内，可以使用element来访问当前元素的值。

  

  下面是一个使用范围for循环遍历std::vector并返回每个元素值的示例：

  getVector()函数返回一个std::vector对象。在main()函数中，使用范围for循环遍历该对象，并在循环体内返回当前元素的值。

#include   
#include   
  
std::vector<int> getVector() {  
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};  
    return vec;  
}  
  
int main() {  
    std::vector<int> vec = getVector();  
    for (int element : vec) {  
        std::cout << "element: " << element << std::endl;   
    }  
    return 0;  
}

//element: 1  
//element: 2  
//element: 3  
//element: 4  
//element: 5