C++第四十一弹---C++11新特性深度解析:让你的代码更现代、更高效(上)
小林熬夜学编程 2024-08-29 13:35:01 阅读 69
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💗系列专栏: 【C语言详解】 【数据结构详解】【C++详解】
目录
1. C++11简介
2. 统一的列表初始化
2.1 {}初始化
2.2 std::initializer_list
3. 声明
3.1 auto
3.2 decltype
3.3 nullptr
3.4 STL中一些变化
1. C++11简介
阶段 | 内容 |
---|---|
C with classes | 类及派生类、公有和私有成员、类的构造和析构、友元、内联函数、赋值运算符 重载等 |
C++1.0 | 添加虚函数概念,函数和运算符重载,引用、常量等 |
C++2.0 | 更加完善支持面向对象,新增保护成员、多重继承、对象的初始化、抽象类、静 态成员以及const成员函数 |
C++3.0 | 进一步完善,引入模板,解决多重继承产生的二义性问题和相应构造和析构的处 理 |
C++98 | C++标准第一个版本,绝大多数编译器都支持,得到了国际标准化组织(ISO)和美 国标准化协会认可,以模板方式重写C++标准库,引入了STL(标准模板库) |
C++03 | C++标准第二个版本,语言特性无大改变,主要:修订错误、减少多异性 |
C++05 | C++标准委员会发布了一份计数报告(Technical Report,TR1),正式更名 C++0x,即:计划在本世纪第一个10年的某个时间发布 |
C++11 | 增加了许多特性,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++14 | 对C++11的扩展,主要是修复C++11中漏洞以及改进,比如:泛型的lambda表 达式,auto的返回值类型推导,二进制字面常量等 |
C++17 | 在C++11上做了一些小幅改进,增加了19个新特性,比如:static_assert()的文 本信息可选,Fold表达式用于可变的模板,if和switch语句中的初始化器等 |
C++20 | 自C++11以来最大的发行版,引入了许多新的特性,比如:模块(Modules)、协 程(Coroutines)、范围(Ranges)、概念(Constraints)等重大特性,还有对已有 特性的更新:比如Lambda支持模板、范围for支持初始化等 |
C++23 | 制定ing |
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,所以本节课程
主要讲解实际中比较实用的语法。
C++11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。
2. 统一的列表初始化
2.1 {}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:
<code>// 1、{}初始化
struct Point
{
int _x;
int _y;
};
int main()
{
// C语言中支持数组使用{}花括号初始化
int array1[] = { 1,2,3,4,5 };
int array2[5] = { 0 };
int array3[5]{ 0 };// 可以不加=
// C语言中结构体支持使用{}初始化
Point p = { 1,2 };
return 0;
}
测试结果
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。
代码演示
{
int _x;
int _y;
};
int main()
{
int x1 = 1;
int x2{ 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* pa = new int[4] { 0 };
return 0;
}
测试结果
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。
代码演示
<code>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); // C++11之前,旧的方式
// 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;
}
测试结果
2.2 std::initializer_list
std::initializer_list的介绍文档:
initializer_list文档
https://cplusplus.com/reference/initializer_list/initializer_list/
std::initializer_list是什么类型:
代码演示
{
auto il = { 1,2,3 };
initializer_list<int> il2 = { 4,5,6 };
cout << typeid(il).name() << endl;
return 0;
}
测试结果
std::initializer_list使用场景:
std::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std::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。
代码演示
{
vector<int> v1(10,1);
// 构造
vector<int> v2({ 1,2,3,4,5 });
// initializer_list
vector<int> v3 = { 1,3,5,7,9 };
vector<int> v4{ 2,4,6,8,10 };
pair<string, string> kv1("insert","插入");
pair<string, string> kv2("left", "左边");
map<string, string> dict1 = { kv1,kv2 };
// 1、pair多参数隐式类型转换
// 2、initializer_list构造
map<string, string> dict = { {"right","右边"},{"string","字符串"} };
return 0;
}
测试结果
3. 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。
3.1 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。
代码演示
{
int i = 10;
auto p = &i;
// 函数指针,将函数地址传给pf
auto pf = strcpy;
cout << typeid(p).name() << endl;
cout << typeid(pf).name() << endl;
map<string, string> dict = { {"sort", "排序"}, {"insert", "插入"} };
// map<string, string>::iterator it = dict.begin();
// 原本类型如上,很长,使用auto可以自动推导类型,且很短
auto it = dict.begin();
return 0;
}
测试结果
注意:auto有一个缺陷,当使用auto为函数的返回类型时,代码可读性不强,因为函数内部可能嵌套了很多函数。
<code>auto func1()
{
list<int> lt;
auto ret = lt.begin();
// ret为链表迭代器的第一个位置,不能够快速确定返回类型是什么
return ret;
}
如上代码,只使用了一个函数就很难确定func1函数的返回类型是什么。
3.2 decltype
关键字decltype将变量的类型声明为表达式指定的类型。
代码演示
template<class T>
class B
{
public:
T* New(int n)
{
return new T[n];
}
};
auto func1()
{
list<int> lt;
auto ret = lt.begin();
// ret为链表迭代器的第一个位置,不能够快速确定返回类型是什么
return ret;
}
int main()
{
list<int>::iterator it;
// typeid推出是一个单纯的字符串
cout << typeid(it).name() << endl;
不能用来定义对象
//typeid(it).name() it1;
// 可以用来定义对象
decltype(it) it2;
cout << typeid(it2).name() << endl;
auto it3 = it2;
cout << typeid(it3).name() << endl;
// 不知道func1函数返回什么类型,但是可以通过返回的类型实例化对象
auto ret = func1();
B<decltype(ret)> bb1;
map<string, string> dict = { {"string","字符串"},{"left","左边"} };
auto it4 = dict.begin();
B<decltype(it4)> bb2;
// 与上面代码实例化类型一样,但是长度更长
B<std::map<std::string, std::string>::iterator> bb3;
return 0;
}
测试结果
3.3 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。
<code>#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif
#endif
3.4 STL中一些变化
新容器
用橘色圈起来是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uu了解一下即可。
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:
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?
请看下面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。
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