C++11之基础篇

2023-09-22 10:47:25

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,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。

统一的列表初始化

{}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:

struct Point
{
	int _x;
	int _y;
};
int main()
{
	//用{}初始化数组
	int array1[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	int array2[5] = { 0 };

	//用{}初始化结构体
	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自定义的类型,使用初始化列表时,可添加等号(=),也可不添加。注意:{}对于new的使用是不可添加等号的;

struct Point
{
	int _x;
	int _y;
};
int main()
{
	int x1 = 1;//可添加等号
	int x2{ 2 };//可不添加等号

	int array1[]{ 1, 2, 3, 4, 5 };//可不添加等号
	int array2[5]{ 0 };//可不添加等号
	Point p{ 1, 2 };//可不添加等号

	// C++11中列表初始化也可以适用于new表达式中
	int* pa = new int[4]{ 0 };//不可添加等号
	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 };
	return 0;
}

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:
在这里插入图片描述

那么initializer_list是什么类型呢?

我们看下面这段代码:

int main()
{
	auto il = { 10, 20, 30 };
	cout << typeid(il).name() << endl;//class std::initializer_list<int>
	return 0;
}

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。

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。
在这里插入图片描述

class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day)
		:_year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
	{}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
	list<int> lt{ 1,2,3,4,5 };
	map<string, string> mp{ {"排序","sort"},{"左边","left"},{"右边","left"} };
	Date d1{ 2022,9,22 };
	vector<Date> dv{ {2022,9,22},{2022,9,21},{2022,9,20} };
}

例如我们自己实现的vector,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:

namespace gtt
{
	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;
	};
}

声明

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。

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();
	return 0;
}

decltype

关键字decltype将变量的类型声明为表达式指定的类型:

template<class T1, class T2>
void F(T1 t1, T2 t2)
{
	decltype(t1 * t2) ret;
	cout << typeid(ret).name() << endl;//int
}
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*

	cout << typeid(ret).name() << endl;//double
	cout << typeid(p).name() << endl;//int*
	F(1, 'a');
	return 0;
}

同样,decltype除了能够推演表达式的类型,还能推演函数返回值的类型:

int Add(int a, int b)
{
	return a + b;
}
int main()
{
	int a = 1;
	int b = 2;
	double c = 3.0;

	cout << typeid(Add(a, b)).name() << endl;//int
	return 0;
}

我们需要注意的是decltype与auto是存在区别的,decltype可以获取一个变量的类型,但无法用获取到的这个类型去定义变量,而auto是可以定义变量类型的。

int main()
{
	int a = 1;
	double b = 1.1;
	auto c = a + b;
	//decltype d = a + b;这样还不可以的
	decltype (a + b) d;

	cout << typeid (c).name() << endl;//double
	cout << typeid (d).name() << endl;//double
	return 0;
}

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

在大部分情况下使用NULL不会存在什么问题,但是在某些极端场景下就可能会导致匹配错误:

void func(int* ptr)
{
	cout << "void func(int* ptr)" << endl;
}

void func(int ptr)
{
	cout << "void func(int ptr)" << endl;
}
int main()
{
	func(NULL);  //void func(int ptr)
	func(nullptr);  //void func(int* ptr)
	return 0;
}

范围for循环

我们在C++98中遍历一个数组的方式是下面这样:

int main()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	//普通方法遍历数组
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		cout << arr[i] << " ";//1,2,3,4,5,6,7,8,9
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

而在C++11中增加了范围for循环:

int main()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	//范围for遍历数组
	for (auto e : arr)
	{
		cout << e << " ";//1,2,3,4,5,6,7,8,9
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

范围for的底层实际上就是迭代器,只要我们将迭代器实现,范围for实际上也就实现了;

STL中一些变化

在C++11中,STL库中又新增了四个容器:arrary,forward_list,underored_map,underored_set。

array

array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。

int main()
{
	array<int, 5> a1;//定义一个可存储5个int类型元素的array容器
	array<double, 10> a2;//定义一个可存储10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。

forward_list

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。

underored_map,underored_set

underored_map,underored_set我们已经在前面介绍过了,需要了解的可以看前面的内容:
underored_map,underored_set模拟实现

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