C++进阶（十一）C++11

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一、C++11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。

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二、统一的列表初始化

1、｛｝初始化

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定义的类型，使用初始化列表时，可添加等号(=)，也可不添加。

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

我们可以清楚的看到，列表初始化调用了构造函数。

2、std::initializer_list

std::initializer_list的介绍文档：
http://www.cplusplus.com/reference/initializer_list/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;
}

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。

int main()
{
 vector<int> v = { 1,2,3,4 };
 list<int> lt = { 1,2 };
 // 这里{"sort", "排序"}会先初始化构造一个pair对象
 map<string, string> dict = { {"sort", "排序"}, {"insert", "插入"} };
// 使用大括号对容器赋值
v = {10, 20, 30};
 return 0;
 }

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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。

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。

2、decltype

关键字decltype将变量的类型声明为表达式指定的类型。

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

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四、范围for循环

注意：范围for的底层是迭代器
这个我们在前面的课程中已经进行了非常详细的讲解，这里就不进行讲解了，请参考C++入门+STL容器部分的课件讲解。

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五、 STL中一些变化

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。这两个我们前面已经进行了非常详细的讲解，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。
实际上C++11更新后，容器中增加的新方法最后用的插入接口函数的右值引用版本。

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六、 右值引用和移动语义

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，所以从现在开始我们之前学习的引用就叫做左值引用。无论左值引用还是右值引用，都是给对象取别名。

什么是左值？什么是左值引用？

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;

	// 以下几个是对上面左值的左值引用
	int*& p1 = p;
	int& p2 = *p;
	int& d = b;
	const int& m = c;
	return 0;
}

什么是右值？什么是右值引用？

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);
// 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，是不是感觉很神奇，这个了解一下实际中右值引用的使用场景并不在于此，这个特性也不重要。

2、左值引用与右值引用比较

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。

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。

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和又可以引用右值，那为什么C++11还要提出右值引用呢？是不是化蛇添足呢？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！

// 移动构造
 string(string&& s)
 :_str(nullptr)
 ,_size(0)
 ,_capacity(0)
 {
 cout << "string(string&& s) -- 移动语义" << endl;
 swap(s);
 }
 // 移动赋值
 string& operator=(string&& s)
 {
 cout << "string& operator=(string&& s) -- 移动语义" << endl;
 swap(s);
 return *this;
 }

左值引用的使用场景：

void func1(bit::string s)
{}
void func2(const bit::string& s)
{}
int main()
{
 bit::string s1("hello world");
 // func1和func2的调用我们可以看到左值引用做参数减少了拷贝，提高效率的使用场景和价值
 func1(s1);
 func2(s1);
 // string operator+=(char ch) 传值返回存在深拷贝
 // string& operator+=(char ch) 传左值引用没有拷贝提高了效率
 s1 += '!';
 return 0;
}

左值引用的短板：
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)。



右值引用和移动语义解决上述问题：
在bit::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。

不仅仅有移动构造，还有移动赋值：
在bit::string类中增加移动赋值函数，再去调用bit::to_string(1234)，不过这次是将
bit::to_string(1234)返回的右值对象赋值给ret1对象，这时调用的是移动构造。

// 移动赋值
string& operator=(string&& s)
{
cout << "string& operator=(string&& s) -- 移动语义" << endl;
swap(s);
return *this;
}
int main()
{
 bit::string ret1;
 ret1 = bit::to_string(1234);
 return 0;
}
// 运行结果：
// string(string&& s) -- 移动语义
// string& operator=(string&& s) -- 移动语义

这里运行后，我们看到调用了一次移动构造和一次移动赋值。因为如果是用一个已经存在的对象接收，编译器就没办法优化了。bit::to_string函数中会先用str生成构造生成一个临时对象，但是我们可以看到，编译器很聪明的在这里把str识别成了右值（将亡值），调用了移动构造。然后在把这个临时对象做为bit::to_string函数调用的返回值赋值给ret1，这里调用的移动赋值。

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。
但是为什么，上述的调用情况不对呢。
这里是因为，右值的右值引用将属性成了左值，否则移动赋值和移动构造将出现问题，无法交换。
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。

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