C++进阶(八)--C+11
文章目录
- 1.C++11简介
- 2.列表初始化
- 2.1 C++98传统的{}
- 2.2 C++11中的{}
- 2.3 C++11中的std::initializer_list
- 3.auto和decltype
- 3.2 auto
- 3.2 decltype
- 3.3 auto和decltype的区别
- 4.STL中的一些变化
- 4.1 array容器
- 4.2 forward_list容器
- 4.3 字符串转换函数
- 内置类型转换为string
- string转换成内置类型
1.C++11简介
- 在2003年C++标准委员会提交了一份技术勘误表（简称TC1），使得C++03这个名字取代了C++98成为C++11之前的最新C++标准名称。
- 但由于C++03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这两个标准合并称为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姗姗来迟。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、语言更加泛华和简单化、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。
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年时间更新一次标准，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2006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的意思就是不知道到底能在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，最终定名为C++11。
C++11增加的语法特性非常多，本篇博客只讲解一部分简单的语法，后面还会陆续更新C++11的一些重要语法，如果想了解C++11的其他更多语法特性，可以去C++的官网：C++官网
2.列表初始化
2.1 C++98传统的{}
struct Point
{
int _x;
int _y;
};
int main()
{
int array1[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
int array2[5] = { 0 };
Point p = { 1, 2 };
}
2.2 C++11中的{}
- C++11以后想统⼀初始化⽅式，试图实现⼀切对象皆可⽤{}初始化，{}初始化也叫做列表初始化。
- 内置类型⽀持，⾃定义类型也⽀持，⾃定义类型本质是类型转换，中间会产⽣临时对象，最后优化了以后变成直接构造。
- {}初始化的过程中，可以省略掉=。
- C++11列表初始化的本意是想实现⼀个⼤统⼀的初始化⽅式，其次他在有些场景下带来的不少便
利，如容器push/inset多参数构造的对象时，{}初始化会很⽅便。
class Date
{
public:
Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
:_year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{
cout << "Date(int year, int month, int day)" << endl;
}
Date(const Date& d)
:_year(d._year)
, _month(d._month)
, _day(d._day)
{
cout << "Date(const Date& d)" << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
void PushBack(const Date& d)
{}
int main()
{
int x = { 1 };
//运行可以发现是没有调用拷贝构造的
//本质都是由构造函数支持的隐式类型转换
string str = "abcdefg";//隐式类型转换
Date d0 = 2020;//隐式类型转换
Date d1 = { 2025,1,1 };
const Date& r1 = 2020;//r1引用的实际上是一个临时对象，而临时对象具有常性，所以需要+const
const Date& r2 = { 2025,3,3 };
PushBack({ 2025,1,3 });
PushBack(Date(2025));//匿名对象
// 可以省略掉=,一切可以列表初始化
Point p1{ 1, 2 };
int x2{ 2 };
Date d6{ 2024, 7, 25 };
const Date& d7{ 2024, 7, 25 };
}
2.3 C++11中的std::initializer_list
C++11中新增了initializer_list容器，该容器没有提供过多的成员函数。
提供了begin和end函数，用于支持迭代器遍历。
以及size函数支持获取容器中的元素个数。
initializer_list本质就是一个大括号括起来的列表，如果用auto关键字定义一个变量来接收一个大括号括起来的列表，然后以typeid(变量名).name()的方式查看该变量的类型，此时会发现该变量的类型就是initializer_list。
使用场景：
initializer_list容器没有提供对应的增删查改等接口，因为initializer_list并不是专门用于存储数据的，而是为了让其他容器支持列表初始化的。比如：
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()
{
//用大括号括起来的列表对容器进行初始化
vector<int> v = { 1, 2, 3, 4, 5 };
list<int> l = { 10, 20, 30, 40, 50 };
vector<Date> vd = { Date(2022, 8, 29), Date{ 2022, 8, 30 }, { 2022, 8, 31 } };
map<string, string> m{ make_pair("sort", "排序"), { "insert", "插入" } };
//用大括号括起来的列表对容器赋值
v = { 5, 4, 3, 2, 1 };
return 0;
}
C++98并不支持直接用列表对容器进行初始化，这种初始化方式是在C++11引入initializer_list后才支持的。
而这些容器之所以支持使用列表进行初始化，根本原因是因为C++11给这些容器都增加了一个构造函数，这个构造函数就是以initializer_list作为参数的。
当用列表对容器进行初始化时，这个列表被识别成initializer_list类型，于是就会调用这个新增的构造函数对该容器进行初始化。
这个新增的构造函数要做的就是遍历initializer_list中的元素，然后将这些元素依次插入到要初始化的容器当中即可。
以博主之前模拟实现的vector容器为例，如果要让其支持列表初始化，就需要增加一个以initializer_list作为参数的构造函数。比如：
namespace My_Vector
{
template<class T>
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
vector(initializer_list<T> il)
{
_start = new T[il.size()];
_finish = _start;
_endofstorage = _start + il.size();
//迭代器遍历
//typename initializer_list<T>::iterator it = il.begin();
//while (it != il.end())
//{
// push_back(*it);
// it++;
//}
//范围for遍历
for (auto e : il)
{
push_back(e);
}
}
vector<T>& operator=(initializer_list<T> il)
{
vector<T> tmp(il);
std::swap(_start, tmp._start);
std::swap(_finish, tmp._finish);
std::swap(_endofstorage, tmp._endofstorage);
return *this;
}
private:
iterator _start;
iterator _finish;
iterator _endofstorage;
};
}
说明一下：
- 在构造函数中遍历initializer_list时可以使用迭代器遍历，也可以使用范围for遍历，因为范围for底层实际采用的就是迭代器方式遍历。
- 使用迭代器方式遍历时，需要在迭代器类型前面加上typename关键字，指明这是一个类型名字。因为这个迭代器类型定义在一个类模板中，在该类模板未被实例化之前编译器是无法识别这个类型的。
- 最好也增加一个以initializer_list作为参数的赋值运算符重载函数，以支持直接用列表对容器对象进行赋值，但实际也可以不增加。
如果没有增加以initializer_list作为参数的赋值运算符重载函数，下面的代码也可以正常执行：
vector<int> v = { 1, 2, 3, 4, 5 };
v = { 5, 4, 3, 2, 1 };
解释：
- 对于第一行代码，就是调用以initializer_list作为参数的构造函数完成对象的初始化。
- 而对于第二行代码，会先调用initializer_list作为参数的构造函数构造出一个vector对象，然后再调用vector原有的赋值运算符重载函数完成两个vector对象之间的赋值。
3.auto和decltype
3.2 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。比如：
int main()
{
int i = 10;
auto p = &i;
auto pf = strcpy;
cout << typeid(p).name() << endl; //int *
cout << typeid(pf).name() << endl; //char * (__cdecl*)(char *,char const *)
map<string, string> dict = { { "sort", "排序" }, { "insert", "插入" } };
//map<string, string>::iterator it = dict.begin();
auto it = dict.begin(); //简化代码
return 0;
}
3.2 decltype
decltype 是 C++11 引入的一个关键字，用于获取表达式的类型。它可以用于变量声明、类型转换、模板编程等场景，使得代码更加灵活和通用。下面是decltype 的基本用法和一些常见应用场景：
基本用法
decltype(expression) var_name;
decltype 会根据 expression 的类型来推导 var_name 的类型。如果 expression 是一个变量，则 decltype 获取该变量的类型，包括 const 和引用修饰符。
获取引用类型
int a = 10;
decltype(a)& b = a; // b 是 int 类型的引用
用于函数返回类型
decltype(auto) func() {
static int x = 0;
return x++;
}
decltype(auto) 用于推导函数返回类型，x 的类型推导为 int，因此函数返回一个 int 类型。
用于模板编程
template<typename T, typename U>
decltype(T() + U()) add(T t, U u) {
return t + u;
}
decltype(T() + U()) 推导 T 和 U 类型的 + 运算符返回类型。
3.3 auto和decltype的区别
decltype 和 auto 都是 C++11 引入的关键字，用于类型推导，但它们的行为和用途有所不同。
int a = 10;
const int& b = a;
auto c = b; // c 的类型是 const int
decltype(b) d = b; // d 的类型是 const int&
auto e = a; // e 的类型是 int
decltype(a) f = a; // f 的类型是 int
| 特性 | auto | decltype |
|---|---|---|
| 类型推导依据 | 初始化表达式 | 表达式本身 |
| 引用处理 | 去除引用 | 保留引用 |
| 常量处理 | 去除常量修饰符 | 保留常量修饰符 |
使用场景:
auto：当你需要简化代码，避免重复书写类型时，推荐使用 auto。
decltype：当你需要保留表达式的类型（包括引用和 const 修饰符）时，推荐使用 decltype。
4.STL中的一些变化
C++11中新增了四个容器，分别是array、forward_list、unordered_map和unordered_set。
4.1 array容器
rray容器本质就是一个静态数组，即固定大小的数组。
array容器有两个模板参数，第一个模板参数代表的是存储的类型，第二个模板参数是一个非类型模板参数，代表的是数组中可存储元素的个数。比如：
int main()
{
array<int, 10> a1; //定义一个可存储10个int类型元素的array容器
array<double, 5> a2; //定义一个可存储5个double类型元素的array容器
return 0;
}
array容器与普通数组对比：
- array容器与普通数组一样，支持通过[ ]访问指定下标的元素，也支持使用范围for遍历数组元素，并且创建后数组的大小也不可改变。
- array容器与普通数组不同之处就是，array容器用一个类对数组进行了封装，并且在访问array容器中的元素时会进行越界检查。用[ ]访问元素时采用断言检查，调用at成员函数访问元素时采用抛异常检查。
- 而对于普通数组来说，一般只有对数组进行写操作时才会检查越界，如果只是越界进行读操作可能并不会报错。
但array容器与其他容器不同的是，array容器的对象是创建在栈上的，因此array容器不适合定义太大的数组。
4.2 forward_list容器
forward_list容器本质就是一个单链表。
forward_list很少使用，原因如下：
- forward_list只支持头插头删，不支持尾插尾删，因为单链表在进行尾插尾删时需要先找尾，时间复杂度为O(N)。
- forward_list提供的插入函数叫做insert_after，也就是在指定元素的后面插入一个元素，而不像其他容器是在指定元素的前面插入一个元素，因为单链表如果要在指定元素的前面插入元素，还要遍历链表找到该元素的前一个元素，时间复杂度为O(N)。
- forward_list提供的删除函数叫做erase_after，也就是删除指定元素后面的一个元素，因为单链表如
果要删除指定元素，还需要还要遍历链表找到指定元素的前一个元素，时间复杂度为O(N)。
因此一般情况下要用链表我们还是选择使用list容器。
4.3 字符串转换函数
C++11提供了各种内置类型与string之间相互转换的函数，比如to_string、stoi、stol、stod等函数。
内置类型转换为string
将内置类型转换成string类型统一调用to_string函数，因为to_string函数为各种内置类型重载了对应的处理函数。
string转换成内置类型
如果要将string类型转换成内置类型，则调用对应的转换函数即可。
容器中的一些新方法
C++11为每个容器都增加了一些新方法，比如：
- 提供了一个以initializer_list作为参数的构造函数，用于支持列表初始化。
- 提供了cbegin和cend方法，用于返回const迭代器。
- 提供了emplace系列方法，并在容器原有插入方法的基础上重载了一个右值引用版本的插入函数，用于提高向容器中插入元素的效率。
本篇博客到此结束，欢迎各位评论区留言~