【c++】：c++ 11
文章目录
- 一 统一的列表初始化
-
- 1.1 {}初始化
- 1.2 std::initializer_list
- 二 . 声明
-
- 2.1 auto
- 2.2 decltype
- 1.3 nullptr
- 三 右值引用和移动语义
-
- 3.1 左值引用和右值引用
- 3.2 左值引用与右值引用比较
- 3.3 右值引用使用场景和意义
- 3.4 完美转发
- 四 新的类功能
-
- 4.1 默认成员函数
- 4.2 强制生成默认函数的关键字default:
- 4.3 禁止生成默认函数的关键字delete:
- 五 可变参数模板
-
- 5.1 递归函数方式展开参数包
- 5.2 逗号表达式展开参数包
- 六 lambda表达式
-
- 6.1 lambda表达式语法
- 6.2 函数对象与lambda表达式
- 七 包装器
-
- 7.1 function （包装器）的使用
- 7.2 bind (绑定)
一 统一的列表初始化
1.1 {}初始化
在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。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。
如：
#include
using namespace std;
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;
}
void print()
{
cout << _year << ":" << _month << ":" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
int a = 10;
//c++11支持的用列表初始化
int b{ 10 };
int c = { 10 };
//都是调用构造函数
Date d1(2022, 11, 12);
//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
//c++11支持的用列表初始化
Date d2 = { 2001,1,1 };
Date d3{ 2011,11,11 };
Date* d4 = new Date{ 2001,12,1 };
//c++11支持的列表初始化在容器中很好用
//在确定里面值时不用再像以前那样一个个的去push
vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
vector<int> v2{ 1,2,3,4,5 };
return 0;
}
1.2 std::initializer_list
std::initializer_list的介绍文档
std::initializer_list使用场景：
std::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std::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。
自己实现的vector中实现相应的{}与赋值
template<class T>
class vector
{
public:
vector()
:_start(nullptr)
,_finish(nullptr)
,__end_of_storage(nullptr)
{}
vector(initializer_list<T> v)
{
_start = new T[v.size()];
_finish = _start + v.size();
__end_of_storage = _start + v.size();
int i = 0;
for (auto e : v)
{
_start[i++] = e;
}
}
vector<T>& operator=(initializer_list<T> v)
{
delete _start;
_start = new T[v.size()];
_finish = _start + v.size();
_end_of_storage = _start + v.size();
int i = 0;
for (auto e: v)
{
_start[i++] = e;
}
return *this;
}
~vector()
{
delete _start;
_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;
}
private:
T* _start;
T* _finish;
iterator _end_of_storage;
};
二 . 声明
2.1 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
2.2 decltype
关键字decltype将变量的类型声明为表达式指定的类型。
注意：typeid(x).name() 虽然能拿到对象的类型，但却不能用这种去定义新的对象
1.3 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
#endif
三 右值引用和移动语义
3.1 左值引用和右值引用
- 左值：左值是一个表示数据的表达式(如变量名或解引用的指针)，我们可以获取它的地址+可以对它赋值，左值可以出现赋值符号的左边，右值不能出现在赋值符号左边。定义时const修饰符后的左值，不能给他赋值，但是可以取它的地址。左值引用就是给左值的引用，给左值取别名
- 右值：右值也是一个表示数据的表达式，如：字面常量、表达式返回值，函数返回值(这个不能是左值引
用返回)等等，右值可以出现在赋值符号的右边，但是不能出现出现在赋值符号的左边，右值不能取地址
#include需要注意的是右值是不能取地址的，但是给右值取别名后，会导致右值被存储到特定位置，且可
以取到该位置的地址，也就是说例如：不能取字面量10的地址，但是rr1引用后，可以对rr1取地
址，也可以修改rr1。如果不想rr1被修改，可以用const int&& rr1 去引用
3.2 左值引用与右值引用比较
左值引用总结：
- 左值引用只能引用左值，不能引用右值。
- 但是const左值引用既可引用左值，也可引用右值
右值引用总结：
- 右值引用只能右值，不能引用左值。
- 但是右值引用可以move以后的左值。
3.3 右值引用使用场景和意义
namespace lj
{
class string
{
public:
typedef char* iterator;
iterator begin()
{
return _str;
}
iterator end()
{
return _str + _size;
}
string(const char* str = "")
:_size(strlen(str))
, _capacity(_size)
{
_str = new char[_capacity + 1];
strcpy(_str, str);
}
// s1.swap(s2)
void swap(string& s)
{
::swap(_str, s._str);
::swap(_size, s._size);
::swap(_capacity, s._capacity);
}
// 拷贝构造
string(const string& s)
:_str(nullptr)
, _size(0)
, _capacity(0)
{
cout << "string(const string& s) -- 拷贝构造（深拷贝）" << endl;
string tmp(s._str);
swap(tmp);
}
// 移动构造
string(string&& s)
:_str(nullptr)
, _size(0)
, _capacity(0)
{
cout << "string(string&& s) -- 移动构造（资源转移）" << endl;
this->swap(s);
}
// 赋值重载（赋值拷贝）
string& operator=(const string& s)
{
cout << "string& operator=(string s) --赋值拷贝（深拷贝）" << endl;
string tmp(s);
this->swap(tmp);
return *this;
}
// 移动赋值
string& operator=(string&& s)
{
cout << "string& operator=(string s) --移动赋值（资源转移）" << endl;
swap(s);
return *this;
}
~string()
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
}
char& operator[](size_t pos)
{
assert(pos < _size);
return _str[pos];
}
void reserve(size_t n)
{
if (n > _capacity)
{
char* tmp = new char[n + 1];
strcpy(tmp, _str);
delete[] _str;
_str = tmp;
_capacity = n;
}
}
void push_back(char ch)
{
if (_size >= _capacity)
{
size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
reserve(newcapacity);
}
_str[_size] = ch;
++_size;
_str[_size] = '\0';
}
string& operator+=(char ch)
{
push_back(ch);
return *this;
}
string operator+(char ch)
{
string tmp(*this);
push_back(ch);
return tmp;
}
const char* c_str() const
{
return _str;
}
private:
char* _str;
size_t _size;
size_t _capacity; // 不包含最后做标识的\0
};
string to_string(int value)
{
bool flag = true;
if (value < 0)
{
flag = false;
value = 0 - value;
}
lj::string str;
while (value > 0)
{
int x = value % 10;
value /= 10;
str += ('0' + x);
}
if (flag == false)
{
str += '-';
}
std::reverse(str.begin(), str.end());
return str;
}
}
左值引用的短板
当函数返回对象是一个局部变量，出了函数作用域就不存在了，就不能使用左值引用返回，只能传值返回。例如：lj::string to_string(int value)函数中可以看到，这里只能使用传值返回，传值返回会导致至少1次拷贝构造(如果是一些旧一点的编译器可能是两次拷贝构造)。
to_string的返回值是一个右值，用这个右值去构造a，如果没有移动构造，调用就会匹配拷贝构造函数，因为const左值引用是能引用右值的，这里是个深拷贝
右值引用和移动语义解决上述问题：
在lj::string中增加移动构造，移动构造本质是将参数右值的资源窃取过来，占位已有，那么就不用做深拷贝了，所以它叫做移动构造，就是窃取别人的资源来构造自己。
有移动构造：
再运行上面to_string的调用，我们会发现，这里没有调用深拷贝的拷贝构造，而是调用了移动构造，移动构造中没有新开空间，拷贝数据，所以效率提高了。
对于赋值的时候
在没有移动构造与移动赋值时
在有移动构造与移动赋值时
在STL容器中，插入接口在c++11以后都提供右值版本，插入过程中，如果传递的对象是右值，那么进行资源转移减少拷贝
3.4 完美转发
模板中的 && 万能引用
- 模板中的&&不代表右值引用，而是万能引用，其既能接收左值又能接收右值
- 模板的万能引用只是提供了能够接收同时接收左值引用和右值引用的能力，
- 但是引用类型的唯一作用就是限制了接收的类型，后续使用中都退化成了左值，
- 我们希望能够在传递过程中保持它的左值或者右值的属性,就需要用我们下面学习的完美转发
#include(t));//完美转发
}
int main()
{
Perfect(10);//左值
int a;
Perfect(a);//左值
Perfect(move(a));//右值
const int b = 18;
Perfect(b);//const 左值
Perfect(move(b));//const 右值
return 0;
}
万能引用：
std::forward 完美转发在传参的过程中保留对象原生类型属性
四 新的类功能
4.1 默认成员函数
原来C++类中，有6个默认成员函数：
- 构造函数
- 析构函数
- 拷贝构造函数
- 拷贝赋值重载
- 取地址重载
- const 取地址重载
默认成员函数就是我们不写编译器会生成一个默认的。C++11 新增了两个：移动构造函数和移动赋值运算符重载。,
当自己没有实现移动构造函数和移动赋值时，且没有实现析构函数 、拷贝构造、拷贝赋值重载中的任意一个，那么会默认生成移动构造函数和移动赋值函数，对于内置类型成员会执行逐成员按字节拷贝，自定义类型成员，则需要看这个成员是否实现移动构造和移动赋值，如果实现了就调用移动构造与移动赋值，没有实现就调用拷贝构造和拷贝赋值.
4.2 强制生成默认函数的关键字default:
C++11可以让你更好的控制要使用的默认函数。假设你要使用某个默认的函数，但是因为一些原因这个函数没有默认生成。比如：我们提供了拷贝构造，就不会生成移动构造了，那么我们可以使用default关键字显示指定移动构造生成。
4.3 禁止生成默认函数的关键字delete:
如果能想要限制某些默认函数的生成，在C++98中，是该函数设置成private，并且只声明补丁已，这样只要其他人想要调用就会报错。在C++11中更简单，只需在该函数声明加上=delete即可，该语法指示编译器不生成对应函数的默认版本，称=delete修饰的函数为删除函数
五 可变参数模板
在C++11之前，类模板和函数模板只能含有固定数量的模板参数。C++11增强了模板功能，允许模板定义中包含0到任意个模板参数，这就是可变参数模板。可变参数模板的加入使得C++11的功能变得更加强大，而由此也带来了许多神奇的用法。
下面就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N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。
5.1 递归函数方式展开参数包
#include运行结果
原理图解
5.2 逗号表达式展开参数包
template <class T>
void PrintArg(T t)
{
cout << t << " ";
}
//展开函数
template <class ...Args>
void ShowList(Args... args)
{
int arr[] = { (PrintArg(args), 0)... };
cout << endl;
}
int main()
{
ShowList(10, 'q', "liming");
return 0;
}
我们知道逗号表达式会按顺序执行逗号前面的表达式。ShowList函数中的逗号表达式：(printarg(args), 0)，也是按照这个执行顺序，先执行printarg(args)，再得到逗号表达式的结果0。
通过初始化列表来初始化一个变长数组, {(printarg(args), 0)…}将会展开成((printarg(arg1),0),(printarg(arg2),0), (printarg(arg3),0), etc… )，最终会创建一个元素值都为0的数组int arr[sizeof…(Args)]。
由于是逗号表达式，在创建数组的过程中会先执行逗号表达式前面的部printarg(args)打印出参数，也就是说在构造int数组的过程中就将参数包展开了，这个数组的目的纯粹是为了在数组构造的过程展开参数包
这种方式还可以修改一下
template <class T>
int PrintArg(T t)
{
cout << t << " ";
return 0;
}
//展开函数
template <class ...Args>
void ShowList(Args... args)
{
int arr[] = { PrintArg(args)... };
cout << endl;
}
int main()
{
ShowList(10, 'q', "liming");
return 0;
}
六 lambda表达式
6.1 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提供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。
这里是引用
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
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;
// 复制捕捉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
捕获列表说明：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：
1.父作用域指包含lambda函数的语句块（可以理解为当前所在的函数栈帧）
2.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
3. 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
4. 在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空。
5. 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。
6. lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同
6.2 函数对象与lambda表达式
class Rate
{
public:
Rate(double rate) : _rate(rate)
{}
double operator()(double money, int year)
{
return money * _rate * year;
}
private:
double _rate;
};
int main()
{
// 函数对象
double rate = 0.49;
Rate r1(rate);
r1(10000, 2);
// lambda -> lambda_uuid
auto r2 = [=](double monty, int year)->double
{
return monty * rate * year;
};
r2(10000, 2);
return 0;
}
从使用方式上来看，函数对象与lambda表达式完全一样。函数对象将rate作为其成员变量，在定义对象时给出初始值即可，lambda表达式通过捕获列表可以直接将该变量捕获到。
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()
七 包装器
那么有什么办法能让这里不在实例化出多分函数，而只实例化一份嘛，要能这样就需要用到包装器。
function包装器 也叫作适配器。C++中的function本质是一个类模板，也是一个包装器,
包装器可以很好的解决上面函数模板实例化多份的问题。
std::function 在头文件 <functional>
// 类模板原型如下
template <class T> function; // undefined
template <class Ret, class... Args>
class function<Ret(Args...)>;
模板参数说明：
Ret: 被调用函数的返回类型
Args…：被调用函数的形参
7.1 function （包装器）的使用
那么我们怎么用包装器解决上面的函数模板实例化多份的问题呢？
#include
我们对参数与返回值相同的不同函数，仿函数，lambda等进行封装时，传过去时就会把这几种看做成一种类型。
就像红包一样，虽然红包里面的钱有多有少，但是被红包包住后就无法分辨到底是多少钱，只会被人们看做成红包，而不是多少钱。
7.2 bind (绑定)
std::bind函数定义在头文件中，是一个函数模板，它就像一个函数包装器(适配器)，接受一个可调用对象（callable object），生成一个新的可调用对象来“适应”原对象的参数列表。一般而言，我们用它可以把一个原本接收N个参数的函数fn，通过绑定一些参数，返回一个接收M个（M可以大于N，但这么做没什么意义）参数的新函数。同时，使用std::bind函数还可以实现参数顺序调整等操作。
// 原型如下：
template <class Fn, class... Args>
/* unspecified */ bind (Fn&& fn, Args&&... args);
// with return type (2)
template <class Ret, class Fn, class... Args>
/* unspecified */ bind (Fn&& fn, Args&&... args);
可以将bind函数看作是一个通用的函数适配器，它接受一个可调用对象，生成一个新的可调用对象来“适应”原对象的参数列表。
调用bind的一般形式：auto newCallable = bind(callable,arg_list);
其中，
newCallable本身是一个可调用对象，arg_list是一个逗号分隔的参数列表，对应给定的callable的参数。当我们调用newCallable时，newCallable会调用callable,并传给它arg_list中的参数。
arg_list中的参数可能包含形如_n的名字，其中n是一个整数，这些参数是“占位符”，表示newCallable的参数，它们占据了传递给newCallable的参数的“位置”。数值n表示生成的可调用对象中参数的位置：_1为newCallable的第一个参数，_2为第二个参数，以此类推
例如：
int Add(int a, int b)
{
return a + b;
}
class Subli
{
public:
int Sub(int a,int b)
{
return a - b;
}
};
我们对上面的代码进行包装器包装时
function<int(int, int)> f1 = Add;
function<int(Subli, int, int)> f2 = &Subli::Sub;
会写成这个样子，但是写成这样了怎么能用在一起呢？Sub的参数是比Add的多一个成员的，
由于Sub是成员函数，传的时候要比Add多一个成员，所以无法在同一个下使用，那要怎么解决呢？
要么将Add变为成员函数，要么将Sub变为普通函数，但是这种方法却只是避免了这种情况的发生，没有彻底解决，想要彻底解决这个问题，就需要用到绑定。
绑定的用法
可以调整参数顺序
调整个数：绑定参数（绑死固定的参数）