C++ 11 初识
一.C++ 11的简介
在2003年C++标准委员会曾经提交了一份技术勘误表(简称TC1)，使得C++03这个名字已经取代了C++98称为C++11之前的最新C++标准名称。不过由于C++03(TC1)主要是对C++98标准中的漏洞进行修复，语言的核心部分则没有改动，因此人们习惯性的把两个标准合并称为C++98/03标准。从C++0x到C++11，C++标准10年磨一剑，第二个真正意义上的标准珊珊来迟。相比于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，公司实际项目开发中也用得比较多，所以要作为一个重点去学习。C++11增加的语法特性非常篇幅非常多，但是实际上非常有用处的篇幅占比较少，因此我们只讲重点篇幅，对其它语法感兴趣的可以看一下官方文档。
C++11的官方文档介绍
小故事：
1998年是C++标准委员会成立的第一年，本来计划以后每5年视实际需要更新一次标准，C++国际标准委员会在研究C++ 03的下一个版本的时候，一开始计划是2007年发布，所以最初这个标准叫C++ 07。但是到06年的时候，官方觉得2007年肯定完不成C++ 07，而且官方觉得2008年可能也完不成。最后干脆叫C++ 0x。x的意思是不知道到底能在07还是08还是09年完成。结果2010年的时候也没完成，最后在2011年终于完成了C++标准。所以最终定名为C++11。
二、统一的列表初始化
2.1 {}的初始化
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，比如：
#include
using namespace std;
struct A {
int _a;
int _b;
};
int main() {
int a[4] = { 1,2,3,4 };
A s{ 1,2 };
cout << s._a << ":" << s._b << endl;
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，使其可以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 A {
int _a;
int _b;
};
int main()
{
int a1 = 1;//建议就用这个,下面的就不要用了
int a2{ 2 };
int a3 = { 3 }; //可以＋等号也可以不加
int array1[]{ 1, 2, 3, 4, 5 };
int array2[5]{ 0 };
A p1{ 1, 2 };
A P2 = { 3,4 };
//上面支持本质就更好的支持了new[]的初始化问题
// C++11中列表初始化也可以适用于new表达式中
int* s1 = new int(1);
int* s2 = new int[4] { 1, 2, 3, 4 };
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 };
Date* p1 = new Date(2022, 1, 4);
Date* p2 = new Date[2]{ {2022,1,5},{2022,1,6} };
return 0;
}
对容器的初始化。
int main()
{
//总的来说，就是啥都能初始化
vector v1 = { 1,2,3,4,5 };
vector v2{ 6,7,8,9,10 };
vector v3 = { {2022,1,1},{2022,1,2},{2022,1,3} };
set s1{ 1,2,3 };
map dict = { {"string","字符串"},{"sort","排序"},{"left","左边"} };
return 0;
}
2.2 std::initializer_list
花括号初始化其实是一个新类型，对每个元素的初始化底层也是通过先对initializer_list的初始化再去初始化其元素。
我们来看一下花括号的类型。
int main()
{
//用auto来推导{}的类型
auto il = { 1,2,3 };
cout << typeid(il).name() << endl;
return 0;
}
initializer_list可以当作普通容器使用。
int main()
{
//the type of il is an initializer_list
auto il = {1,2,3};
cout << typeid(il).name() << endl;
initializer_list ild = { 1.1,2.2,3.3 };
initializer_list::iterator it =ild.begin();
while (it != ild.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
for (auto& e : ild)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
其它容器在C++ 11中对initializer_list新增加的构造函数。
其它的自己去看吧。
注意：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。
但是， std::initializer_list的底层实现十分复杂，并且它的存在就只是为了给别的容器或者是元素初始化，因此不建议单独使用，而是仅仅当作其它容器的构造函数。
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。
3.1 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就没有什么价值了。C++11中废弃auto原来的用法，将其用于实现自动类型推导。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值的类型。
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()
{
//推导普通类型
int i = 10;
auto p = &i;
cout << typeid(p).name() << endl;
//推导自定义类型
Date d1 = { 1,1,1 };
auto d2 = d1;
cout << typeid(d2).name() << endl;
//也可以直接推导函数类型
auto pf = strcpy;
cout << typeid(pf).name() << endl;
//自动推导迭代器类型
map dict = { {"sort", "排序"}, {"insert", "插入"} };
auto it = dict.begin();
cout << typeid(it).name() << endl;
return 0;
}
可以看出，我们的有些类型是极其长的 ，auto的主要作用还是减少了繁多的书写过程，常用于简化代码和处理复杂类型。
3.2 decltype
decltype：用于推导表达式类型，这里只用于编译器分析表达式的类型，表达式实际不会进行运算。（decltypde是不需要推导变量初始化的，根据的是表达式对变量的类型就可以推导。）
（实际上和auto用处相似，主要都是类型推导，但还要很多不同）
//decltype的一些使用场景
template
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 const *
cout << typeid(ret).name() << endl;
cout << typeid(p).name() << endl;
F(1, 'a');
return 0;
}
3.3 auto和decltype的区别
两者区别：
1，auto用于变量的类型推导，根据初始化表达式的类型来推导变量的类型，常用于简化代码和处理复杂类型。而decltype则用于获取表达式的类型，保留修饰符，并且可以进行表达式求值。（也就是说，decltype只是单纯的求类型，其作用也是为了配和typeid使用）
2，auto在初始化时进行类型推导，而decltype直接查询表达式的类型，可以用于任何表达式，包括没有初始化的变量。
3，auto在编译期间确定类型，并且无法更改。而decltype在运行时才确定表达式的类型。
4，auto适用于简单的类型推导，而decltype适用于复杂的类型推导和获取表达式的结果类型。
3.4 nullptr
由于C++中NULL被定义成字面量0，这样就可能会带来一些问题，因为0既能表示指针常量，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
四.范围for
在C++11中，引入了范围for循环（Range-based for loop），它提供了一种简洁而直观的方式来遍历容器、数组、字符串和其他可迭代对象。
在STL中，想必大家对此都很熟悉了，这里我们随便整个小例子用一下：
std::vector numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
for (auto number : numbers) {
std::cout << number << " ";
}
return 0; 
其底层原理便是迭代器，当运行时上面那串代码主动替换为：
int main() {
vector numbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for (vector::iterator it = numbers.begin(); it != numbers.end(); it++) {
cout << *it << endl;
}
return 0;
} 
五.智能指针
这个非常重要，我会单开一篇文章来讲。
六.STL中的一些新变化
6.1 新容器
以下是一些在C++ 11中出现的容器，但是实际最有用的是unordered_set和unordered_map，也就是用哈希思想实现的map和set，这两个和map，set的用法基本一样，只是底层是用哈希表写的。其他的容器大家简单了解一下即可！
array ： C++ 11中想替代数组的一个容器，比数组多了个下标检查，但是实际作用不大。
forward_list : 单链表，实际用处也不大。
unordered_map,unordered_set:用哈希实现的map和set。
6.2 新函数
如果仔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的比较少的。
比如提供了cbegin和cend方法返回const迭代器等等，但是实际的意义不大，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。
实际上最有用的，莫过于右值引用版本的移动赋值和移动构造，他们俩让C++ 的六大默认函数 变成了 八大默认函数。
七 右值引用
7.1 右值引用和左值引用
传统的C++ 中就有引用这个概念，引用，无疑就是给变量取别名，无论是右值引用和左值引用，他们的本质就是取别名，其它的只有左值和右值的区别。
左值：假设存在一个变量，我们可以取它的地址并且可以给它赋值，这个变量我们就称为左值，左值可以出现赋值符号的左边，也可以出现在赋值符号的右边。定义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。const 左值引用可以引用右值，
左值引用： 左值& xint main()
{
// 以下的p、b、c、*p都是左值
int* p = new int(0);
int b = 1;
const int c = 2;
// 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：函数返回值(这个不能是左值引用返回)等等，右值都是临时变量。右值可以出现在赋值符号的右边，但是不能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！
右值引用： 右值&& xint main()
{
double x = 1.1, y = 2.2;
// 以下几个都是常见的右值
10;
x + y;//x+y的返回值
fmin(x, y);//函数的返回值
// 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);
// 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;
}左值和右值最大的区别就是：左值可以取地址，右值不能取地址！
在给右值取别名后，会导致右值被存储到特定位置，切可以取到该位置的地址，也就是说例如：不能去字面量10的地址，但是rr1引用以后，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，是不是感觉很神奇呢…
int main()
{
double x = 1.1, y = 2.2;
int&& rr1 = 10;
const double&& rr2 = x + y;
rr1 = 20;
//rr2 = 5.5; // 报错
return 0;
}
7.2 右值引用和左值引用比较
左值引用总结：
1. 左值引用只能引用左值，不能引用右值。
2. 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：
1. 右值引用只能右值，不能引用左值。
2. 但是右值引用可以move以后的左值。
int main()
{
//右值引用只能引用右值，不能引用左值
int&& r1 = 10;
// error C2440:"初始化":无法从"int"转化为"int&&"
// message:无法将左值绑定到右值引用
int a = 10;
//int&& r2 = a;//error
//右值引用可以引用move以后的左值
int&& r3 = move(a);
return 0;
}
move可以理解为将左值转化为右值的一个小函数，这个函数是为了应对某些特殊场景存在的函数。
7.3 右值引用使用场景和意义
前面我们可以看到左值引用既可以引用左值也可以引用右值，那么为什么C++11还要提出右值引用呢？是不是有点画蛇添足了呢？下面我们来看看左值引用的短板，右值引用是如何补齐这个短板的！
左值引用的短板：假如我们的函数的返回值是一个局部变量，出了函数作用域就不见了，这种情况我们就不能使用左值返回，而是使用一个消耗很大的传值返回。如果是一个自定义类，那么这种消耗是显而易见的。
针对这种场景，我们的右值引用就发挥了独特的作用。
当其返回一个局部变量的时候，也就是一个右值，假设此时我们使用右值引用，会怎么样呢？
// 移动构造
string(string&& s)
:_str(nullptr)
, _size(0)
, _capacity(0)
{
cout << "string(string&& s) -- 资源转移" << endl;
swap(s);
}
// 移动赋值
string& operator=(string&& s)
{
cout << "string& operator=(string&& s) -- 资源转移" << endl;
swap(s);
return *this;
}
对比一下我们的构造和拷贝构造和拷贝赋值。
string(const char* str = "")
:_size(strlen(str))
, _capacity(_size)
{
//cout << "string(char* str)" << endl;
_str = new char[_capacity + 1];
strcpy(_str, str);
}
// 拷贝构造
string(const string& s)
:_str(nullptr)
{
cout << "string(const string& s) -- 深拷贝" << endl;
string tmp(s._str);
swap(tmp);
}
// 赋值重载
string& operator=(const string& s)
{
cout << "string& operator=(string s) -- 深拷贝" << endl;
string tmp(s);
swap(tmp);
return *this;
}
我们可以看出，移动构造和移动赋值的效率是极高的，他不过就是转移了应该死去的元素中的元素，没有进行任何多余的空间消耗和时间消耗，效率极高。
移动构造（赋值）：就是把应该死去的元素中的空间转移给需要的元素，从而实现资源的完美利用。
因为移动构造（赋值） 的高效性，所以在C++ 11中每个容器都提供了移动构造和移动赋值，C++ 的类的六大默认函数因此变成了八个。
7.4 万能引用
它的意思并不如字面一样牛逼,实际上是这样的：
它指只有两种形式的引用：要么是左值引用要么是右值引用。
其一般出现在需要推断类型的场合，即以下两种场合：
万能引用的形式和右值引用一样。
a)用在模板（大多数用在模板）
template
void tempFun(T&& t) {} //模板类型的这种用法 T && 是万能引用最常见的使用场合 b)auto推断类型
auto&& var2 = var1; //auto这种需要推断类型的地方注意：区分万能引用和右值引用，只有形如 T && 的形式才是万能引用 。
但是下面的代码结果是错误的，这是为什么呢？
void Fun(int& x) { cout << "左值引用" << endl; }
void Fun(const int& x) { cout << "const 左值引用" << endl; }
void Fun(int&& x) { cout << "右值引用" << endl; }
void Fun(const int&& x) { cout << "const 右值引用" << endl; }
// 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
template
void PerfectForward(T&& t)//可以理解为 int&& r1=10; r1就是一个左值，就类比这里的t
{
Fun(t);
}
int main()
{
PerfectForward(10); // 右值
int a;
PerfectForward(a); // 左值
PerfectForward(std::move(a)); // 右值
const int b = 8;
PerfectForward(b); // const 左值
PerfectForward(std::move(b)); // const 右值
return 0;
}
此时结果并不正确：
我们已经知道模板中使用万能引用是有益的，这样既能接收左值也能接收右值。但对于函数内部来说不管接收的是左值还是右值，模板函数内部对于形参都是左值(T && t1=var, t1本身是左值)，这段代码错误也是因为传入模板函数时，t变成了左值。
这时候就需要完美转发。
7.5 完美转发
使用场景：通过函数模板调用另外一个函数，如：
template
void tempFun(F f, T && t1, U && t2)
{
f(t1, t2);
} 我们已经知道模板中使用万能引用是有益的，这样既能接收左值也能接收右值。但对于函数内部来说不管接收的是左值还是右值，模板函数内部对于形参都是左值(T && t1=var, t1本身是左值)。
此时如果f函数的第一个参数需要右值，我们必须这样调用:f(std::move(t1), t2);
但模板是通用的，我们不能直接用std::move()写死，这样就不能调用接收左值的函数了。
c++标准提供std::forward<>模板类来保持参数的原有类型，代码如下：
template
void tempFun(F f, T && t1, U && t2)
{
f(std::forward(t1), std::forword(t2));
} 这样传过来的参数t1、t2的类型被直接转发到函数f()中去，称为完美转发。
这样传递左值还是右值就有调用tempFun()函数参数的调用者来确定了。
完美应该把以上模板作为范例，即模板类型参数都用T&&格式的万能引用，需要调用函数的时候，参数都用std::forward<>()来进行传递。
7.4 中代码的正确写法
void Fun(int& x) { cout << "左值引用" << endl; }
void Fun(const int& x) { cout << "const 左值引用" << endl; }
void Fun(int&& x) { cout << "右值引用" << endl; }
void Fun(const int&& x) { cout << "const 右值引用" << endl; }
// 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
template
void PerfectForward(T&& t)//可以理解为 int&& r1=10; r1就是一个左值，就类比这里的t
{
/*Fun(t);*/
Fun(forward (t));
}
int main()
{
PerfectForward(10); // 右值
int a;
PerfectForward(a); // 左值
PerfectForward(std::move(a)); // 右值
const int b = 8;
PerfectForward(b); // const 左值
PerfectForward(std::move(b)); // const 右值
return 0;
}
八.关键字
8.1 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关键字显式指定移动构造生成。
在C++ 98，当我们随便写一个默认函数时，其它默认函数都不会自动生成。
但在C++ 11中，我们可以这样：
class Base
{
public:
//无参构造函数
Base() = default;
//拷贝构造函数
Base(const Base& b) = default;
//移动构造函数
Base(Base&& b) = default; // 这里有一个右值引用，后面会提
//复制赋值操作符重载函数
Base& operator=(const Base& b) = default;
//移动赋值操作符重载函数
Base& operator=(Base&& b) = default;
};
直接生成六个默认构造函数，其本质和系统自动生成的一模一样，default适用于我们只需要一个或者几个接口特殊处理化的情况，极大的方便了程序员。
8.2 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产，在C++98中，是将该函数设置为private，并且只声明不定义，这样只要其他人想要调用就会报错。在C++11中更简单，只需要将该函数声明加上=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。
8.3 继承和多态中的final和override关键字
这个在以前已经讲过，不在过多讲述。