C++11——简介、列表初始化、声明、范围for、STL中的一些变化
一、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,所以我们要作为一个重点去学习。C++11增加的语法特性非常篇幅非常多,我们这里没办法一 一讲解,所以本篇博文主要讲解实际中比较实用的语法。
- 详细见官网(https://en.cppreference.com/w/cpp/11)
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年视实际需要更新一次标准,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06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。所以最终定名为C++11。
二、统一的列表初始化
1.{ }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() { int array1[] = { 1, 2, 3, 4, 5 }; int array2[5] = { 0 }; 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。比如:struct Point { int _x; int _y; }; int main() { int x1 = 1;//建议就用这个 // 建议不要这么用,能看懂就可以了 int x2 = { 2 }; int x3{ 2 }; int array1[]{ 1, 2, 3, 4, 5 }; int array2[5]{ 0 }; Point p{ 1, 2 }; // C++11中列表初始化也可以适用于new表达式中 int* p1 = new int(1); int* p2 = new int[3]{ 1, 3, 4 }; return 0; }
注意:对new使用{}不能使用等号(=)。
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(2023, 4, 15); // 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 = { 2023, 4, 16 };//隐式类型转换 + 优化 Date d3{ 2023, 5, 1 }; Date* p1 = new Date(2023, 5, 1); Date* p2 = new Date[2]{ { 2023, 4, 15 }, { 2023, 5, 1 } }; return 0; }
2.initializer_list容器
initializer_list的介绍:
c++11里添加了initializer_list容器,介绍文档如下:initializer_list的介绍
此容器提供的只提供了三个普通成员函数,以及一个构造函数
- begin() 和 end() 用于支持迭代器遍历
- size用于获取容器中的元素个数
void cpp11_test2() { std::initializer_list<int> ilt = { 1, 2, 3 }; std::initializer_list<int>::iterator it = ilt.begin(); while (it != ilt.end()) { cout << *it << " "; // 1 2 3 it++; } cout << endl; for (auto e : ilt) { cout << e << " "; // 1 2 3 } cout << endl; }
此类型用于访问C++初始化列表中的值,该列表是 类型的元素列表。这种类型的对象由编译器从初始化列表声明自动构造,初始化列表声明是用大括号括起来的逗号分隔元素的列表:
const T。
常量的花括号列表会被编译器识别成initializer_listint main() { // the type of il is an initializer_list auto il = { 10, 20, 30 }; cout << typeid(il).name() << endl;//class std::initializer_list<int> return 0; }
initializer_list的使用场景:
initializer_list一般是作为构造函数的参数,C++11对STL中的不少容器就增加initializer_list作为参数的构造函数,这样初始化容器对象就更方便了。也可以作为operator = 的参数,这样就可以用大括号赋值:
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() { //vector vector<int> v1 = { 1, 2 ,3 ,4, 5 }; // 使用大括号对容器赋值,{}调用(匿名)构造函数构造一个vector对象,再赋值 v1 = {10, 20, 30}; vector<int> v2{ 1, 2, 3, 4, 5 }; vector<Date> v3 = { { 2023, 4, 15 }, { 2023, 5, 1 } }; //list list<int> lt1{ 1, 2, 3 }; //set set<int> s1{ 3, 4, 5, 6, 3 }; //map // 这里{"sort", "排序"}会先初始化构造一个pair对象 map<string, string> dict = { {"string", "字符串" }, {"sort", "排序" } }; return 0; }
前面说到,初始化容器对象能像上面代码一样如此的方便是因为C++11的STL中的不少容器增加了initializer_list作为参数的构造函数:也可以作为operator =的参数,这样就可以用大括号赋值:
initializer_list的使用示例:
前面我已经模拟实现了vector(【C++】STL——vector的模拟实现),下面就对其改造vector也支持{}初始化和赋值。
namespace vector_realize { template<class T> class vector { public: typedef T* iterator; vector(initializer_list<T> l) { _start = new T[l.size()]; _finish = _start + l.size(); _endofstorage = _start + l.size(); //迭代器遍历 /* iterator vit = _start; typename initializer_list<T>::iterator lit = l.begin(); while (lit != l.end()) { *vit++ = *lit++; } */ //范围for遍历 for (auto e : l) { *vit++ = e; } } vector<T>& operator=(initializer_list<T> l) { vector<T> tmp(l); std::swap(_start, tmp._start); std::swap(_finish, tmp._finish); std::swap(_endofstorage, tmp._endofstorage); return *this; } private: iterator _start; iterator _finish; iterator _endofstorage; }; }
这里的构造函数还能实现的再简单点,直接在初始化列表里把三个成员变量初始化,在遍历l,复用push_back依次插入到vector即可:
vector(initializer_list<T> l) :_start(nullptr) , _finish(nullptr) , _endofstoage(nullptr) { for (auto e : l) { push_back(e); } }
注意:
- 使用迭代器遍历时,需要加上typename来说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此类型的。
- 最好增加一个以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。
看下面的代码:
vector<int> v1 = { 1, 2 ,3 ,4, 5 }; // 使用大括号对容器赋值,{}调用构造函数构造一个vector对象,再赋值 v1 = {10, 20, 30};
对于第二行的赋值操作,涉及到了隐式类型转换,先使用{}调用构造函数构造一个vector对象,再赋值。
加上initializer_list版构造函数的vector的模拟实现源码链接:vector的模拟实现(initializer_list构造函数版)
三、声明
c++11提供了多种简化声明的方式,尤其是在使用模板时。
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导。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。(先前已经讲解过,这里简要提下)
int main() { int i = 10; auto p = &i; auto pf = strcpy; cout << typeid(p).name() << endl;//int * __ptr64 cout << typeid(pf).name() << endl;//char * __ptr64 (__cdecl*)(char * __ptr64,char const * __ptr64) map<string, string> dict = { {"sort", "排序"}, {"insert", "插入"} }; //map<string, string>::iterator it = dict.begin(); auto it = dict.begin(); return 0; }
2.decltype
decltype将变量的类型声明为表达式指定的类型。
// decltype的一些使用使用场景 template<class T1, class T2> void F(T1 t1, T2 t2) { decltype(t1 * t2) ret; cout << typeid(ret).name() << endl; } 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;//int const * __ptr64 cout << typeid(p).name() << endl;//int F(1, 'a'); return 0; }
下面来区分下typeid和decltype:
- typeid(变量名).name():专门用来输出一个变量的类型,返回的是一个字符串。帮助我们观察此字符串的类型,不能用其去定义变量。
- decltype:将变量的类型声明为表达式指定的类型,可以用其去定义变量。
3.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 #endl
如果没有定义宏,如果在cplusplus里,NULL被定义成0。可以看到,NULL可能被定义为字面常量0,或者被定义为无类型指针(void*)的常量。不论采取何种定义,在使用空值的指针时,都不可避免的会遇到一些麻烦,比如:
程序本意是想通过f(NULL)调用指针版本的f(int *)函数,但是由于NULL被定义成0,因此与程序的初衷相悖。在C++98中,字面常量0既可以是一个整形数字,也可以是无类型的指针(void *)常量,但是编译器默认情况下将其看成是一个整形常量,如果要将其按照指针方式来使用,必须对其进行强转(void *)0。
注意:
- 在使用nullptr表示指针空值时,不需要包含头文件,因为nullptr是C++11作为新关键字引入的。
- 在C++11中,sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。
- 为了提高代码的健壮性,在后续表示指针空值时建议最好使用nullptr。
四、范围for循环
范围for的底层就是被替换成了迭代器,这个我们在前面的课程中已经进行了非常详细的讲解,这里就不进行讲解了,还请参看前面的博文:【C++】C++入门
五、STL中一些变化
新容器
- 红色标注的是C++11中的一些几个新容器,但是实际最有用的是unordered_map和unordered_set。这两个我们前面已经进行了非常详细的讲解,其他的大家了解一下即可。
*1、array容器*
array就是一个静态数组,其有两个模板参数,第一个模板参数代表的是存储的数据类型,第二个是非类型模板参数,代表的是存储元素的个数:
int main() { array<int, 10> a1; array<double, 15> a2; return 0; }
array和普通数组最大的区别在于对于越界访问的检查:
int main() { int a[10]; cout << a[10] << endl;//越界不一定能检查出来 array<int, 10> b; cout << b[10] << endl;//只要越界,一定能检查出来 return 0; }
总结:
- array容器的对象是建立在栈区的,不适合定义大数组
- array容器的设计可能是为了代替静态数组,因为array容器更安全,能够检查除越界的错误,而静态数组并不一定能够检查出来。
- array数组有的东西我vector都有,个人认为还是vector香
2、forward_list容器
forward_list容器本质就是一个单链表,相比list的区别在于forward_list节省了空间,实际使用上使用forward_list的比率还是比较低的,还是使用list来的方便。
3、unordered_map和unordered_set容器
这部分内容我先前已经讲解过,下面给出链接:
- unordered_map和unordered_set的介绍和使用
- 用一个哈希表封装unordered_map和unordered_set
容器中的一些新方法
如果我们再细细去看会发现基本每个容器中都增加了一些C++11的方法,但是其实很多都是用得比较少的。
- 比如提供了cbegin和cend方法返回const迭代器等等,但是实际意义不大,因为begin和end也是可以返回const迭代器的,这些都是属于锦上添花的操作。
实际上C++11更新后,容器中增加的新方法最后用的插入接口函数的右值引用版本:文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-430293.html
- https://cplusplus.com/reference/vector/vector/emplace_back/
- https://cplusplus.com/reference/vector/vector/push_back/
- https://cplusplus.com/reference/map/map/insert/
- https://cplusplus.com/reference/map/map/emplace/
但是这些接口到底意义在哪?网上都说他们能提高效率,他们是如何提高效率的?请看下篇博文的右值引用和移动语义章节的讲解。另外emplace还涉及模板的可变参数,也需要再继续深入学习后面章节的知识。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-430293.html
到了这里,关于【C++11】简介、列表初始化、声明、范围for、STL中的一些变化的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!