C++11新特性（上）
一、C++11简介
相比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。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。
二、列表初始化
2.1{}初始化
- 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。
-
struct Point { int _x; int _y; }; int main() { int array1[] = { 1, 2, 3, 4, 5 }; int array2[5] = { 0 }; //0 0 0 0 0 Point p = { 1, 2 }; //运用了struct结构体的语法 初始化 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; Point(int x, int y) :_x(x) , _y(y) {} }; 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() { Point p = { 1, 2 }; //Point p{ 1, 2 }; Point* p3 = new Point[3]{ {1, 1}, { 2, 2 }, { 3, 3 } }; int* p1 = new int(0); int* p2 = new int[5]{1,2,3,4,5}; //C++11中 new可以初始化数组 //自定义类型的列表初始化 Date d1(2022, 3, 13); Date d2 = { 2022, 3, 15 }; Date d3{ 2022, 3, 15 }; Date{2022,3,15}; int i = 1; int j = { 2 }; int k{ 3 }; return 0; }2.2std::initializer_list
- std::initializer_list是什么类型
int main() { // the type of il is an initializer_list auto il = { 10, 20, 30 }; cout << typeid(il).name() << endl; return 0; }
- 模拟实现的vector支持{}初始化和赋值
-
templateclass vector { public: typedef T* iterator; vector(initializer_list l) { _start = new T[l.size()]; _finish = _start + l.size(); _endofstorage = _start + l.size(); iterator vit = _start; typename initializer_list ::iterator lit = l.begin(); while (lit != l.end()) { *vit++ = *lit++; } //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; }; 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（像map、vector、list）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
三、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。
3.1auto
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;
//输出p、pf的类型
cout << typeid(p).name() << endl;
cout << typeid(pf).name() << endl;
map dict = { {"sort", "排序"}, {"insert", "插入"} };
//map::iterator it = dict.begin();
auto it = dict.begin();
return 0;
}
3.2decltype
关键字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 = t1 * t2;
vector v;
v.push_back(ret);
cout << typeid(ret).name() << endl;
}
int main()
{
int i = 10;
auto p = &i;
auto pf = strcpy;
decltype(pf) pf1; //char * (__cdecl*)(char *,char const *)
vector v;
cout << typeid(p).name() << endl;
cout << typeid(pf).name() << endl;
return 0;
}
3.3nullptr
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。
四、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。其他的大家了解一下即可。
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。
比如提供了cbegin和cend方法返回const迭代器等等，但是实际意义不大，因为begin和end也是可以返回const迭代器的，这些都是属于锦上添花的操作。
五、final和override
- final修饰类的时候，表示该类不能被继承
class A final //表示该类是最后一个类 { private: int _year; }; class B : public A //无法继承 { }; - final修饰虚函数时，这个虚函数不能被重写
class A { public: virtual void fun() final//修饰虚函数 { cout << "this is A" << endl; } private: int _year; }; class B : public A { public: virtual void fun()//父类虚函数用final修饰，表示最后一个虚函数，无法重写 { cout << "this is B" << endl; } }; - 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
-
class A { public: virtual void fun() { cout << "this is A" << endl; } private: int _year; }; class B : public A { public: virtual void fun() override { cout << "this is B" << endl; } };六、右值引用和移动赋值，移动构造（重点）
6.1左值引用和右值引用
传统的C++语法中就有引用的语法，而C++11中新增了的右值引用语法特性，无论左值引用还是右值引用，都是给对象取别名。
- 左值引用
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。
int main()
{
// 以下的p、b、c、*p都是左值
int* p = new int(0);
int b = 1;
const int c = 2;
// 可以取地址
cout << &p << endl;
cout << &b << endl;
cout << &c << endl;
cout << &(*p) << endl;
b = c;
// 以下几个是对上面左值的左值引用
int*& rp = p;
int& rb = b;
const int& rc = c;
int& pvalue = *p;
return 0;
}
- 右值引用
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。右值引用就是对右值的引用，给右值取别名。
int main()
{
double x = 1.1, y = 2.2;
// 以下几个都是常见的右值
10;
x + y;
fmin(x, y);
// 以下几个都是对右值的右值引用
int&& rr1 = 10;
double&& rr2 = x + y;
double&& rr3 = fmin(x, y);
// // 不能取地址
// cout << &10 << endl;
// cout << &(x+y) << endl;
// cout << &fmin(x, y) << endl;
// 这里编译会报错：error C2106: “=”: 左操作数必须为左值
//10 = 1;
//x + y = 1;
//fmin(x, y) = 1;
return 0;
}
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
int main()
{
double x = 1.1, y = 2.2;
int&& rr1 = 10;
const double&& rr2 = x + y;
rr1 = 20;
int& rr = rr1;
//rr2 = 5.5; // 报错
return 0;
}
注意：左值引用可以连续左值引用，而右值引用是不可以连续右值引用的（右值引用后该变量为左值，不能使用右值引用了）
6.2左值引用和右值引用优缺点
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
int main()
{
// 左值引用只能引用左值，不能引用右值。
int a = 10;
int& ra1 = a;// ra为a的别名
//int& ra2 = 10;// 编译失败，因为10是右值
// const左值引用既可引用左值，也可引用右值。
const int& ra3 = 10;
const int& ra4 = a;
return 0;
}
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。
int main()
{
// 右值引用只能右值，不能引用左值
int&& r1 = 10;
// error C2440: “初始化”: 无法从“int”转换为“int &&”
// message : 无法将左值绑定到右值引用
int a = 10;
//int&& r2 = a; //报错 右值引用只能右值，不能引用左值
// 右值引用可以引用move以后的左值
int&& r3 = move(a);
return 0;
}
6.3右值引用的意义
6.3.1左值引用短板
但是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：bit::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)。
6.3.2右值引用和移动语义解决上述问题
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（将亡值）的资源来构造自己。
注意：出了作用域，如果返回对象不在了，不能使用引用返回(左值引用和右值引用都不可以)
namespace byih
{
class string
{
public:
typedef char* iterator;
iterator begin()
{
return _str;
}
iterator end()
{
return _str + _size;
}
string(const char* str = "")
:_size(strlen(str))
, _capacity(_size)
{
//cout << "string(char* str)" << endl;
_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) -- 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) -- 移动拷贝" << endl;
//this->swap(s);
swap(s);
}
// 拷贝赋值
string& operator=(const string& s)
{
cout << "string& operator=(const string& s) -- 深拷贝" << endl;
string tmp(s);
swap(tmp);
return *this;
}
// 移动赋值
string& operator=(string&& s)
{
cout << "string& operator=(string&& s) -- 移动赋值" << 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)
string& operator+=(char ch)
{
push_back(ch);
return *this;
}
const char* c_str() const
{
return _str;
}
void clear()
{
_str[0] = '\0';
_size = 0;
}
private:
char* _str;
size_t _size;
size_t _capacity; // 不包含最后做标识的\0
};
string to_string(int val)
{
string str;
while (val)
{
int i = val % 10;
str += ('0' + i);
val /= 10;
}
reverse(str.begin(), str.end());
return str;
}
}
右值是将亡值而将亡值不一定是右值
注意：
按照语法，右值引用只能引用右值，但右值引用也能引用左值。因为：有些场景下，可能 真的需要用右值去引用左值实现移动语义。当需要用右值引用引用一个左值时，可以通过move 函数将左值转化为右值。C++11中，std::move()函数位于 头文件中，该函数名字具有迷惑性， 它并不搬移任何东西，唯一的功能就是将一个左值强制转化为右值引用，然后实现移动语义。
使用move函数时，要注意该对象的资源（所开空间），该对象的资源会根据移动赋值、移动拷贝来决定，建议使用完move函数之后不要再使用该对象了
6.3.3右值引用接口
void push_back (value_type&& val);
int main()
{
list lt;
bit::string s1("1111");
// 这里调用的是拷贝构造
lt.push_back(s1);
// 下面调用都是移动构造
lt.push_back("2222");
lt.push_back(std::move(s1));
return 0;
}
运行结果：
// string(const string& s) -- 深拷贝
// string(string&& s) -- 移动语义
// string(string&& s) -- 移动语义
