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[C++] C++11新增

news 2025/7/6 21:42:09

一、列表初始化

C++98：

在C++98中，标准允许使用花括号{}对数组元素进行统一的列表初始值设定。

struct Simple1
{int _a;int _b;
};//C++98
int main()
{int a1[] = { 1,2,3,4,5,6 };int a2[7] = { 0 };//本质是类型转换（构造+拷贝构造 -> 优化 直接构造）Simple1 s1 = { 1,2 };return 0;
}

C++11:

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。（列表初始化可以在{}之前使用等号，其效果与不使用=没有什么区别。）

实际是因为C++11新增了一个initializer_list，initializer_list是系统自定义的类模板，该类模板中主要有三个方法：begin()、end()迭代器以及获取区间中元素个数的方法size()。

多个对象想要支持列表初始化，只需给该类(模板类)添加一个带有initializer_list类型参数的构造函数即可。


//C++11
//一切都可以用列表初始化
int main()
{// 内置类型变量int x1 = { 1 };int x2{ 1 };int x3 = 1 + 1;int x4 = { 1 + 1 };int x5{ 1 + 1 };// 数组int arr1[5]{ 1,2,3,4,5 };int arr2[]{ 1,2,3,4,5 };// 动态数组，在C++98中不支持int* arr3 = new int[5]{ 1,2,3,4,5 };// 标准容器vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5 };vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };map<int, int> m1 = { {1,1}, {2,2,},{3,3},{4,4} };map<int, int> m{ {1,1}, {2,2,},{3,3},{4,4} };//标准库支持单个对象的列表初始化Simple1 s{ 1, 2 };return 0;
}

二、声明

1、auto

C++11中，可以使用auto来根据变量初始化表达式类型推导变量的实际类型，可以给程序的书写提供许多方便。将程序中it的类型换成auto，程序可以通过编译，而且更加简洁。

int main()
{map<string, string> m{ {"menu", "菜单"}, {"delete","删除"} };// 使用迭代器遍历容器, 迭代器类型太繁琐//map<string, string>::iterator it = m.begin();//使用autoauto it = m.begin();while (it != m.end()){cout << it->first << " " << it->second << endl;++it;}return 0;
}

2、decltype

auto使用的前提是：必须要对auto声明的类型进行初始化，否则编译器无法推导出auto的实际类型。但有时候可能需要根据表达式运行完成之后结果的类型进行推导，因为编译期间，代码不会运行，此时auto也就无能为力。

而decltype是根据表达式的实际类型推导出定义变量时所用的类型。这个类型可以用来做实例化模版实参或者再定义对象。

int main()
{int a = 11;float b = 10.11;auto ret = a * b;vector<decltype(ret)> v{ 12,12.12,14.1 };for (auto e : v){cout << e << endl;}return 0;
}

三、范围for

范围for在底层实际是被替换成了迭代器。

int main()
{vector<int> v{ 1,4,6,2,5,11 };for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;return 0;
}

四、智能指针

由于智能指针内容较多，请查看智能指针

五、新增容器

静态数组array

array<int,10> arr = { 1,2,3,4,5 };

forward_list

forward_list实际上就是单链表，区别于双向链表list

unordered系列

（unordered_set/unordered_map）

参考：哈希

六、右值引用

1、左值与右值：

一般认为：

普通类型的变量，因为有名字，可以取地址，都认为是左值。
const修饰的常量，不可修改，只读类型的，理论应该按照右值对待，但因为其可以取地址(如果只是const类型常量的定义，编译器不给其开辟空间，如果对该常量取地址时，编译器才为其开辟空间)，C++11认为其是左值。
如果表达式的运行结果是一个临时变量或者对象，认为是右值。
如果表达式运行结果或单个变量是一个引用则认为是左值。

C++11对右值进行了严格的区分：

C语言中的纯右值，比如：a+b, 100
将亡值。比如：表达式的中间结果、函数按照值的方式进行返回。

2、左值引用与右值引用

左值引用：

int main()
{int* p1 = new int[10]{ 1,2,3,4,5,6,7,8,9,99 };int*& r1 = p1;int a = 1;int& r2 = a;const int& r3 = 10;return 0;
}

右值引用：

int main()
{int&& r1 = 10;int&& r2 = 1 + 3;int i = 11;int&& r3 = i + 11;int&& rr = move(i);return 0;
}

注：右值引用可以给move(左值）取别名。不过，不要轻易使用move，有时候会产生意想不到的结果。

3、移动构造/移动赋值

C++11中新增了两个默认成员函数：移动构造函数、移动赋值运算符重载。

如果我们没有实现移动构造函数，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（都没有写），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，会逐成员按字节拷贝，自定义类型成员，则看它是否实现了移动构造，若实现了则调用，否则调用拷贝构造。（移动赋值重载与其完全类似）

不过，在C++11中，可以在默认函数定义或者声明时加上=default，从而显式的指示编译器生成该函数的默认版本，用=default修饰的函数称为显式缺省函数。（强制编译器生成）

此外，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，并且不给定义，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。

C++11提出了移动语义概念，即：将一个对象中资源移动到另一个对象中。

这样就解决了由于函数返回值的生命周期（函数返回时，一般是创建一个临时对象，用该临时对象构造接收函数返回值的变量）问题，无法使用引用返回的问题。

而在C++11中如果需要实现移动语义，必须使用右值引用。

如：

String(String&& s)
: _str(s._str)
{s._str = nullptr;
}

注：

移动构造函数的参数不能设置成const类型的右值引用，因为资源无法转移而导致移动语义失效。
在C++11中，编译器会为类默认生成一个移动构造，该移动构造为浅拷贝，因此当类中涉及到资源管理时，用户必须显式定义自己的移动构造。
右值被右值引用引用后的属性是左值。因为右值不能直接修改，但是右值被右值引用后，需要被修改，否则无法实现移动构造和移动赋值。

当需要用右值引用引用一个左值时，可以通过move函数将左值转化为右值。C++11中std::move()函数位于头文件中，该函数名字具有迷惑性，它并不搬移任何东西，唯一的功能就是将一个左值强制转化为右值引用，然后实现移动语义。

4、完美转发

完美转发：

在函数模板中，完全依照模板的参数的类型，将参数传递给函数模板中调用的另外一个函数：

函数模板在向其他函数传递自身形参时，如果相应实参是左值，它就应该被转发为左值；如果相
应实参是右值，它就应该被转发为右值。

C++11通过forward函数来实现完美转发：

void Fun(int& x) 
{cout << "lvalue ref" << endl;
}void Fun(int&& x) 
{ cout << "rvalue ref" << endl;
}void Fun(const int& x)
{cout << "const lvalue ref" << endl; 
}void Fun(const int&& x)
{ cout << "const rvalue ref" << endl; 
}template<typename T>
void PerfectForward(T&& t)
{ Fun(forward<T>(t)); 
}
int main()
{PerfectForward(10); // rvalue refint a;PerfectForward(a); // lvalue refPerfectForward(move(a)); // rvalue refconst int b = 8;PerfectForward(b); // const lvalue refPerfectForward(move(b)); // const rvalue refreturn 0;
}

七、可变参数模版

比如list中的emplace_back就是使用了它。

输出大小：

//Args是一个模版参数包，args是一个函数形参参数包
//声明一个模版参数包Args...args,这个参数包中可以包含0到任意个模版参数
template<class ...Args>
void show_list(Args... args)
{cout << sizeof...(args) << endl;
}int main()
{show_list(1, 1, 1);show_list('a',"aa");show_list(1.1, 'a');show_list(1, 1.1, 'a', "xx");return 0;
}

输出每个元素：

void _show_list()
{cout << endl;
}
//编译时推演
//第一个模版参数依次解析获取参数值
template<class T,class ...Args>
void _show_list(const T& val, Args ...args)
{cout << val << " ";_show_list(args...);
}template<class ...Args>
void show_list(Args... args)
{_show_list(args...);
}int main()
{show_list(1, 1, 1);show_list('a',"aa");show_list(1.1, 'a');show_list(1, 1.1, 'a', "xx");return 0;
}

八、 lambda表达式

lambda表达式解决了需要写仿函数重载operator()的问题，尤其每次比较的逻辑不一样，需要去实现多个类，特别是相同类的命名。

语法：

lambda表达式书写格式：

[capture-list] (parameters) mutable -> return-type { statement }
lambda表达式各部分说明：

[capture-list] : 捕捉列表，该列表总是出现在lambda函数的开始位置，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。与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：默认情况下，lambda函数总是一个const函数，mutable可以取消其常量性。使用该修饰符时，参数列表不可省略(即使参数为空)。
->returntype：返回值类型。用追踪返回类型形式声明函数的返回值类型，没有返回值时此部分可省略。返回值类型明确情况下，也可省略，由编译器对返回类型进行推导。
{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。

注意：

在lambda函数定义中，参数列表和返回值类型都是可选部分，而捕捉列表和函数体可以为空。因此C++11中最简单的lambda函数为：[]{}; 该lambda函数不能做任何事情。
捕捉列表描述了上下文中哪些数据可以被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
父作用域指包含lambda函数的语句块
语法上捕捉列表可由多个捕捉项组成，并以逗号分割。
捕捉列表不允许变量重复传递，否则就会导致编译错误。
在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空。
在块作用域中的lambda函数仅能捕捉父作用域中局部变量，捕捉任何非此作用域或者非局部变量都会导致编译报错。
lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同

使用：

int main()
{int a = 1;int b = 2;cout << a << " " << b << endl;auto f1 = [](int& a, int& b){int tmp = a;a = b;b = tmp;};f1(a, b);cout << a << " " << b << endl;return 0;
}

int main()
{int a = 1;int b = 2;cout << a << " " << b << endl;//通过捕捉列表，传引用auto f2 = [&a, &b] {int tmp = a;a = b;b = tmp;};f2();cout << a << " " << b << endl;return 0;
}

class Test
{
public:void func(){auto f = [=]{cout << _a << " " << _b << endl;};}private:int _a = 2;int _b = 4;
};int main()
{Test t;t.func();return 0;
}

九、包装器（适配器）

1、function

function包装器包装的是：函数指针（类型用起来反人类）、仿函数（需在全局定义）、lambda（类型对我们是匿名的）中的任意一个。

bool Comp(int& a, int& b)
{return a < b;
}struct Comps
{bool operator()(int& a, int& b){return a < b;}
};#include<functional>
#include<map>
int main()
{auto complambda = [](int& a, int& b) ->bool{return a < b;};map < string, function<bool(int&, int&)>> m{{"函数指针",Comp},{"仿函数",Comps()},{"lambda",complambda}};int x = 1;int y = 2;cout << m["函数指针"](x, y) << endl;cout << m["仿函数"](x, y) << endl;cout << m["lambda"](x, y) << endl;return 0;
}

包装成员函数：

静态成员函数（static）可以不用加“&”。

成员函数取地址比较特殊，需要加上类域和&。

struct AAA
{
public:static void A(int a){a = 0;}void AA(float a){a = 1.1;}};int main()
{function<void(int)> f1 = AAA::A;f1(1);function<void(AAA*, float)> f2 = &AAA::AA;AAA a;f2(&a, 2.2); //注意不能使用匿名对象，因为右值不可以取地址function<void(AAA, float)> f3 = &AAA::AA;f3(AAA(), 2.2);return 0;
}

2.bind

bind是一个函数模板，它就像一个函数包装器(适配器)，接受一个可调用对象（callable object），生成一个新的可调用对象来“适应”原对象的参数列表。

struct AAA
{
public:static void A(int a){cout << a << endl;}void AA(float a){cout << a << endl;}};void aaa(int a, int b)
{cout << a << " " << b << endl;
}int main()
{function<void(int)> f1 = AAA::A;f1(1);function<void(AAA*, float)> f2 = &AAA::AA;AAA a;f2(&a, 2.2); //注意不能使用匿名对象，因为右值不可以取地址function<void(AAA, float)> f3 = &AAA::AA;f3(AAA(), 2.2);//调整传参顺序function<void(int, int)> ff1 = bind(aaa, placeholders::_2, placeholders::_1);ff1(3, 5);//调整参数个数function<void(int)> ff2 = bind(aaa, 22, placeholders::_1);ff2(5);function<void(float)> ff3 = bind(&AAA::AA, AAA(), placeholders::_1);ff3(100.1);return 0;
}

可以将bind函数看作是一个通用的函数适配器，它接受一个可调用对象，生成一个新的可调用对
象来“适应”原对象的参数列表。
调用bind的一般形式：auto newCallable = bind(callable,arg_list);
其中，newCallable本身是一个可调用对象，arg_list是一个逗号分隔的参数列表，对应给定的
callable的参数。当我们调用newCallable时，newCallable会调用callable,并传给它arg_list中
的参数。
arg_list中的参数可能包含形如_n的名字，其中n是一个整数，这些参数是“占位符”，表示
newCallable的参数，它们占据了传递给newCallable的参数的“位置”。数值n表示生成的可调用对
象中参数的位置：_1为newCallable的第一个参数，_2为第二个参数，以此类推。