【C++11】列表初始化、右值引用的详细讲解（上）

前言
在一开始学C++之前我们就简单的了解了一下C++的发展历史。

• 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
• 加了许多特性，约140个新特性。使得C++更像一种新语言，比如：正则表达式、基于范围for循环、auto关键字、新容器、列表初始化、标准线程库等。

C++11官网：链接: C++文档

1.统一的列表初始化

1.1 { } 花括号初始化：

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：

struct Point
{
int _x;
int _y;
};
int main()
{
% 数组
int array1[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
int array2[5] = { 0 };
% 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 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，使用列表初始化时，可添加等号(=)，也可不添加。

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 };
}

1.2 std::initializer_list :

链接: std::initializer_list的介绍文档：

• std::initializer_list是个类模板
• std::initializer_list, 为了让容器的初始化进行统一。

我们先来看一下其类型：

• std::initializer_list支持迭代器

注意：

• std::initializer_list内容是不能被改的

> 为什么突然要加到一个容器了呢？

首先std::initializer_list是C++11新提出来的
其次有了std::initializer_list，之前学的容器也都支持了用{ }列表初始化
底层都是增加了一个支持std::initializer_list的构造函数

Vector支持initializer_list的举例：

先构造一个initializer_list，再用initializer_list构造一个vector，具体过程：

• 可以和之前隐式类型转换联系起来，
• 也是中间产生了一个临时对象（initializer_list），再用临时对象去拷贝构造。

2.类型自动推导

2.1 Auto

C++11中废弃auto原来的用法，将其用于实现自动类型推导。

auto it = dict.begin();

• 尾置类型通常要和auto结合使用。
• auto必须要进行初始化，因为是通过初始化的类型来推导的。

2.2 decltype

关键字decltype将变量的类型声明为表达式指定的类型.

decltype(x * y) ret; // ret的类型是double
decltype(&x) p;

• decltype可以不需要初始化，方便了很多。（函数，表达式）
• decltype推导表达式类型是在编译期完成的，并且不会真正计算表达式的值

3.右值引用

3.1 什么是左值和右值：

C++11中新增了的右值引用语法特性。

1. 什么是左值？

• 左值是一个表示数据的表达式，如：变量名或解引用的指针
• 左值可以取地址+ 一般情况下可以修改（const修饰的左值，不能被修改）
• 左值可以出现赋值符号的左边，也可以出现在右边
• 定义时 const修饰后的左值，不能给它赋值，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*& rp = p;int& rb = b;const int& rc = c;int& pvalue = *p;return 0;
}

2. 什么是右值？

• 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
• 右值不能取地址
• 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
• 右值引用就是对右值的引用，给右值取别名
• 使用&& 来声明。

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); ---函数返回值
// 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);
}

> C++11有对右值进行了严格的区分：

纯右值： 比如常量，表达式值a+b 内置类型右值
将亡值：比如函数传值返回，表达式的中间结果。顾名思义，将亡值的空间马上就要被释放了。

右值引用的特殊情况1-----：

• 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
• 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 （rr1就变成左值）。如果不想rr1被修改，可以用const int&& rr1 去引用。
• Const Int && 右值引用 使用场景需要注意

int main()
{
double x = 1.1, y = 2.2;
int&& rr1 = 10;
const double&& rr2 = x + y;
}

右值引用的特殊情况2 ------const左值引用：

• const引用：可以引用普通左值、const左值、右值，但不能修改const引用的值。

    const int& b = a;//const引用，引用普通左值const int& c = ca;//const引用，引用const左值const int& d = 30;//const引用，引用右值

总结：

• 左值引用只能引用左值，不能引用右值
• const左值引用既可以引用 左值，又可以引用右值
• 右值引用只能右值，不能引用左值
• 但是右值引用可以move以后的左值

3.2 右值引用使用场景和意义：

左值引用的使用场景：

• 做参数
• 做返回值都可以提高效率

左值引用的短板：

• 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) 、Date operator++(int)
  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)

提出解决方案：

• C++11引入了移动构造和移动赋值函数

• 根据函数匹配规则，会更匹配移动构造和移动赋值函数。

// 注意：this指向的对象函数结束后不会销毁，故以引用方式返回提高效率
Date& operator++()
{
_day += 1;
return *this;
}//下面temp是临时对象，因此只能以值的方式返回，不能返回引用
Date operator++(int) --传值返回
{
Date temp(*this);
_day += 1;
return temp;
}

3.2.1 右值引用之移动构造：

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

// 移动构造
string(string&& s)
:_str(nullptr)
,_size(0)
,_capacity(0)
{
cout << "string(string&& s) -- 移动语义" << endl;
swap(s);
}
int main()
{
bit::string ret2 = bit::to_string(-1234);
return 0;
}

这里没有调用深拷贝的拷贝构造，而是调用了移动构造，移动构造中没有新开空间，拷贝数据，所以效率提高了。。

编译器匹配。。

3.2.1 右值引用之移动赋值：

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;
}

4.新的类功能

默认成员函数：
原来C++类中，有6个默认成员函数：

• 构造函数
• 析构函数
• 拷贝构造函数
• 拷贝赋值重载
• 取地址重载
• const 取地址重载

C++11 新增了两个默认成员函数：

- 移动构造函数
- 移动赋值

移动构造和移动赋值是有条件的，并且默认生成的达到不了我们想要的效果,
所以一般我们自己实现

• 如果你没有自己实现移动构造函数，且没有实现析构函数
  、拷贝构造、拷贝赋值重载中的任意一个。那么编译器会自动生成一个默认移动构造。默认生成的移动构造函数，对于内置类型成员会执行逐成员按字节拷贝，自定义类型成员，则需要看这个成员是否实现移动构造，如果实现了就调用移动构造，没有实现就调用拷贝构造。
• 如果你没有自己实现移动赋值重载函数，且没有实现析构函数
  、拷贝构造、拷贝赋值重载中的任意一个，那么编译器会自动生成一个默认移动赋值。默认生成的移动构造函数，对于内置类型成员会执行逐成员按字节拷贝，自定义类型成员，则需要看这个成员是否实现移动赋值，如果实现了就调用移动赋值，没有实现就调用拷贝赋值。(默认移动赋值跟上面移动构造完全类似)
• 如果你提供了移动构造或者移动赋值，编译器不会自动提供拷贝构造和拷贝赋值。

STL容器中的各种插入也用到了右值引用：==

当这些容器的元素是某个对象的时候，插入的话要new一个新的元素，也会产生深拷贝的问题，所以这里用到右值引用将会非常方便

5. C++11 新的关键字

5.1 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关键字显示指定移动构造生成

class Person
{
public:
Person(const char* name = "", int age = 0)
:_name(name)
, _age(age)
{}
Person(const Person& p)
:_name(p._name)
,_age(p._age)
{}
Person(Person&& p) = default;
private:
bit::string _name;
int _age;
};

5.2 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成，在C++98中，是该函数设置成private，并且只声明补丁已，这样只要其他人想要调用就会报错。
在C++11中更简单，只需在该函数声明加上=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。

class Person
{
public:
Person(const char* name = "", int age = 0)
:_name(name)
, _age(age)
{}
Person(const Person& p) = delete;
private:
bit::string _name;
int _age;
};

尾声
看到这里，相信大家对这个C++有了解了。
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