【C++】C++11部分

目录

一、列表初始化

1.1 {}初始化

1.2 initializer_list

二、变量类型推导

2.1 auto

2.2 decltype

三、STL中一些变化

3.1 新增容器

四、lambda表达式

4.1 C++98中的一个例子

4.2 lambda表达式

4.3 函数对象与lambda表达式

五、包装器

5.1 function包装器

5.2 function 的使用方法

5.3 bind

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一、列表初始化

1.1 {}初始化

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。

    int a[2]{ 1,2 };
    int b{ 3 };
    vector<int> c{ 4,5,6,7,8 };

1.2 initializer_list

我们能使用{}初始化，是因为initializer_list的原因，下面我们来了解一下它。

它是一个新的C++的容器，一个类模板，是一个用于初始化的工具。

举一个例子，你如何用下面的数组来初始化vector呢？

int arr[5] = { 1, 2, 3, 4 };

vector<int> v;

你可能会用下面的代码来初始化

for (int i = 0; i < 5; i++)
{
    v.push_back(arr[i]);
}

但是这好像太麻烦了吧。C++11后，STL的容器都增加了新的构造函数，可以通过initializer_list来初始化容器。

vector<int> v({ 1, 2, 3, 4, 5 });

这个写法，是单参数的类型转化，因为{ 1, 2, 3, 4, 5 }整体就是一个initializer_list类型的参数

同样的，我们也可以用它来初始化map

map<string, string> m = { {"apple","苹果"}, {"banana","香蕉"}, {"pear", "梨"} };

最外层的{ }就是一个initializer_list。

它的接口也很简单

(constructor)	构造空 initializer_list
size	返回列表大小
begin	返回迭代器的开头
end	返回迭代器的最后

我们也可以看出来initializer_list的本质上是一个通过迭代器访问数组的容器。当其它容器通过initializer_list构造自己时，其实就是通过迭代器遍历那个存储了节点的数组，然后把数组元素一个一个插入。

换而言之，下面这两种写法是一样的。

initializer_list<int> lt = { 1, 2, 3, 4 };

list<int> l1({ 1, 2, 3, 4 });
list<int> l2(lt.begin(), lt.end());

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二、变量类型推导

2.1 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。

auto i = 1;//整型
auto d = 3.14;//浮点型
auto p = &i;//指针
vector<int> v;
auto it = v.begin();//迭代器

2.2 decltype

decltype可以检测一个变量的类型，并且拿这个类型去声明新的类型。比如下面这个

int i = 0;
decltype(i) x = 5;

decltype(i)检测出i的类型为int，于是decltype(i)整体就变成int，从而定义出一个新的变量x。

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三、STL中一些变化

3.1 新增容器

用橘色圈起来是C++11中的一些几个新容器。但最有用的是unordered_map、unordered_set。

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四、lambda表达式

4.1 C++98中的一个例子

函数对象，又称为仿函数，即可以想函数一样使用的对象，就是在类中重载了operator()运算符的
类对象。

在C++98中，如果想要对一个结构体进行排序，就需要用户自己写仿函数。

struct Goods
{string _name;  // 名字double _price; // 价格int _evaluate; // 评价Goods(const char* str, double price, int evaluate):_name(str), _price(price), _evaluate(evaluate){}
};

如果我们想要按照价格排序

struct ComparePriceLess
{bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr){return gl._price < gr._price;}
};struct ComparePriceGreater
{bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr){return gl._price > gr._price;}
};

随着C++语法的发展，人们开始觉得上面的写法太复杂了，每次为了实现一个algorithm算法， 
都要重新去写一个类，如果每次比较的逻辑不一样，还要去实现多个类，特别是相同类的命名，
这些都给编程者带来了极大的不便。因此，在C++11语法中出现了Lambda表达式。

4.2 lambda表达式

lambda表达式书写格式:

[capture_list] (parameters) mutable -> return_type {statement}

我们来看看各部分是做什么的

• [capture_list]：捕捉列表。编译器根据[]来判断接下来的代码是否为lambda函数，捕捉列表能够捕捉上下文中的变量供lambda函数使用
• (parameters)：参数列表。普通函数的参数列表一致。如果不需要参数传递，则可以
  连同()一起省略
• mutable：一个关键字。mutable可以取消其常量性。使用该修饰符时，参数列表不可省略
• -> return_type：返回值类型。用追踪返回类型形式声明函数的返回值类型，返回值类型明确情况下，可省略，由编译器对返回类型进行推导。没有返回值时此部分也可省略
• {statement}： 函数体。在该函数体内，除了可以使用其参数外，还可以使用所有捕获
  到的变量

举一个例子，下面是一个完整的lambda表达式。

auto add = [](int a, int b)mutable -> int { return a + b; };

当然我们也可以将其省略成下面这个式子

auto add = [](int a, int b) { return a + b; };

那lambda表达式有什么作用呢？答案是：lambda会返回一个仿函数对象

比如我们上面写的例子，其实add就是一个仿函数对象了，我们可以直接按照调用函数的方式来调用这个仿函数：add(1, 2);。但是要注意， lambda表达式实际上可以理解为无名函数，该函数无法直接调用，如果想要直接调用，因此必须使用auto来接受这个仿函数对象。

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下面我们再来详细地讲一讲lambda表达式最前面的[]的作用。

[]描述了上下文中那些数据可以被lambda使用，以及使用的方式是传值还是传引用。

• [var]：表示值传递方式捕捉变量var
• [=]：表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量(包括this)
• [&var]：表示引用传递捕捉变量var
• [&]：表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量(包括this)
• [this]：表示值传递方式捕捉当前的this指针

举几个例子解释一下。

int x = 1;
int y = 2;

/*如果直接通过变量名捕获，此时是传值调用，修改函数体内部的变量，不会影响父作用域的变量*/

auto add = [x, y] {return x + y; };
 

/*通过直接传值捕获的变量，自带const属性，不允许修改。此时代码就会报错*/

/*auto add = [x, y] 
    {
        x += 5;
        y += 5;
    };*/

/*mutable可以让被捕获的参数可以修改。需要注意的是如果使用了mutable，()不可省略*/

auto add = [x, y] () mutable
    {
        x += 5;
        y += 5;
    };

/*以传引用的方式来捕获变量，此时修改函数内部的x和y，就是在修改父作用域的x和y。如果使用了传引用捕获变量，就算没有mutable也可以修改参数*/

auto add = [&x, &y]
    {
        x += 5;
        y += 5;
    };
 

/*[=]是以传值的形式捕获父作用域所有变量，[&]是以传引用的形式捕获父作用域所有变量*/

auto add = [=]
    {
        return x + y;
    };
auto add = [&]
    {
        return x + y;
    };

/*

我们还可以把传值和传引用混合使用，让部分参数传参，部分参数传引用。

[x, &y]：以传值的形式捕获x，以传引用的形式捕获y
[=, &x]：以传值的形式捕获父作用域所有变量，以传引用的形式捕获x
[&, x]：以传值的形式捕获x，以传引用的形式捕获父作用域所有变量

*/

有了lambda表达式之后，我们就可以改变一下最开始的排序了

vector<Goods> v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2, 3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._price < g2._price; });sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._price > g2._price; });

4.3 函数对象与lambda表达式

从使用方式上来看，函数对象与lambda表达式完全一样。

函数对象将rate作为其成员变量，在定义对象时给出初始值即可，lambda表达式通过捕获列表可
以直接将该变量捕获到。

实际在底层编译器对于lambda表达式的处理方式，完全就是按照函数对象的方式处理的，即：如
果定义了一个lambda表达式，编译器会自动生成一个类，在该类中重载了operator()。

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五、包装器

当我们在寄快递的时候，快递会被包装，这样我们就可以统一的在上面贴上快递信息，随后以统一的形式管理所有快递。包装器也是如此，包装器可以将具有相似属性的东西包装起来成为一个整体。

5.1 function包装器

function包装器，也叫作适配器。C++中的function本质是一个类模板，也是一个包装器。

那么我们在什么时候会用到包装器呢？我们一步步来看

我们首先回忆一下我们知道的可调用对象

1. 函数指针
2. 仿函数实例化出的对象
3. lambda表达式

但是它们都有各自的缺点

函数指针：类型复杂，不好用
仿函数实例化出的对象：哪怕参数返回值都相同，仿函数之间的类型也不同
lambda表达式：类型是随机的，必须用auto接收

可以看到，这三者都有类型方面的大问题，我们也没有一种方式可以把所有参数类型和返回值类型相同的函数，统一的管理起来，让它们都变成一个类型？这个时候就用到包装器了。

std::function在头文件<functional>

// 类模板原型如下
template <class T> function;     // undefined
template <class Ret, class... Args>
class function<Ret(Args...)>;

模板参数说明：
Ret: 被调用函数的返回类型
Args…：被调用函数的形参

function包装器，只要是返回值和参数列表都相同的可调用对象，经过这一层封装，都会变成相同的类型。

举一个例子

double func(double x)
{
    return x / 2;
}

struct Functor
{
    double operator()(double x)
    {
        return x / 3;
    }
};

int main()
{
    auto lambadaFunc = [](double d) {return d / 4; };

     /*func，Functor，lambadaFunc 。它们的返回值都是double，参数类型也是double，因此可以经过包装器包装为function<double<double>>*/

     /*现在三者的类型就都是function<double(double)>*/

    function<double(double)> func1 = func;
    function<double(double)> func2 = Functor();
    function<double(double)> func3 = lambadaFunc;

    return 0;
}

5.2 function 的使用方法

// 使用方法如下：
#include <functional>
int f(int a, int b)
{
        return a + b;
}
struct Functor
{
public:
         int operator() (int a, int b)
         {
                 return a + b;
         }
};

class Plus
{
public:
         static int plusi(int a, int b)
         {
                return a + b;
         }
         double plusd(double a, double b)
         {
                 return a + b;
         }

};
int main()
{
         // 函数名(函数指针)
         std::function<int(int, int)> func1 = f;
         cout << func1(1, 2) << endl;
         // 函数对象
         std::function<int(int, int)> func2 = Functor();
         cout << func2(1, 2) << endl;
         // lamber表达式
         std::function<int(int, int)> func3 = [](const int a, const int b) 
        {return a + b; };
         cout << func3(1, 2) << endl;
 
         // 类的成员函数
         std::function<int(int, int)> func4 = &Plus::plusi;
         cout << func4(1, 2) << endl;
         std::function<double(Plus, double, double)> func5 = &Plus::plusd;
         cout << func5(Plus(), 1.1, 2.2) << endl;

         return 0;
}

5.3 bind

bind函数

1. 是一个函数模板
2. 其接收多个参数，第一个参数为可调用对象，后续参数为该可调用对象的参数
3. 其主要有两个功能：改变参数顺序，给指定参数绑定固定值

C++11后新增一个命名空间域placeholders，其内部会存储很多变量，这些变量用于函数的传参，变量的名字为_x表示第x个参数。

举个例子

int sub(int a, int b)
{
    return a - b;
}

int main()
{

        /*sub这个参数是一个可调用对象。
        placeholders::_2表示第二个参数，

        placeholders::_1表示第一个参数*/
        auto f1 = bind(sub, placeholders::_2, placeholders::_1);

        /*f1最后拿到了这个bind封装的函数，那么f1(3, 5)执行的并不是3 - 5，而是5 - 3*/

        f1(3, 5);

        return 0;
}

int sub(int a, int b)
{
    return a - b;
}

int main()
{

        /*第一个参数为可调用对象sub，第二个参数是一个固定值3.14，参数a都固定为3.14*/
        auto f2 = bind(sub, 3.14, placeholders::_1);

        f2(10);//3.14 - 10

        return 0;
}

bind 函数还可以用来处理函数的返回值

int add(int x, int y) {
    return x + y;
}

int main() {
       // 绑定 add 函数,并将返回值乘以 2
        auto doubleAdd = bind([](int result) { return result * 2; },         add(placeholders::_1,placeholders::_2));
        int result = doubleAdd(3, 4);
        cout << result << endl; // 输出 14

        return 0;
}