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1.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、语法更加泛化和简单化以及更加稳定和安全，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，所以需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，所以这部分的博客将会是一个持续更新的过程。
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：
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。
struct Point
{
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;
}
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(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 };
return 0;
}
2.2 std::initializer_list
std::initializer_list的介绍文档：
https://cplusplus.com/reference/initializer_list/initializer_list/
std::initializer_list是什么类型：
int main()
{
// the type of il is an initializer_list
auto il = { 10, 20, 30 };
cout << typeid(il).name() << endl;
return 0;
}
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。
https://cplusplus.com/reference/list/list/list/
https://cplusplus.com/reference/vector/vector/vector/
https://cplusplus.com/reference/map/map/map/
https://cplusplus.com/reference/vector/vector/operator=/
int main()
{
vector<int> v = { 1,2,3,4 };
list<int> lt = { 1,2 };
// 这里{"sort", "排序"}会先初始化构造一个pair对象
map<string, string> dict = { {"sort", "排序"}, {"insert", "插入"} };
// 使用大括号对容器赋值
v = { 10, 20, 30 };
return 0;
}
让模拟实现的vector也支持{}初始化和赋值
namespace quantian
{
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();
iterator vit = _start;
typename initializer_list<T>::iterator lit = l.begin();
while (lit != l.end())
{
*vit++ = *lit++;
}
//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;
};
}
3.变量类型推导（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腿断。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。
int main()
{
int i = 10;
auto p = &i;
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();
auto it = dict.begin();
return 0;
}
3.2 decltype
关键字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;
cout << typeid(p).name() << endl;
F(1, 'a');
return 0;
}
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。
#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif
#endif
4.范围for循环
这个我们在前面的博客中已经进行了非常详细的讲解，这里就不进行讲解了，请参考C++入门+STL容器部分的博客讲解。
5.智能指针
这个我们在智能指针博客中已经进行了非常详细的讲解，这里就不进行讲解了，请参考智能指针部分博客讲解。
6.新增加容器—静态数组array、forward_list以及unordered系列（STL中一些变化）
6.1 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。
6.2 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：
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？请看下面的右值引用和移动语义知识点的讲解。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的知识。
7.右值引用
7.1 左值引用和右值引用
传统的C++语法中就有引用的语法，而C++11中新增了的右值引用语法特性，所以从现在开始我们之前学习的引用就叫做左值引用。无论左值引用还是右值引用，都是给对象取别名。
什么是左值？什么是左值引用？
左值是一个表示数据的表达式(如变量名或解引用的指针)，我们可以获取它的地址+可以对它赋值，左值可以出现赋值符号的左边，右值不能出现在赋值符号左边。定义时const修饰符后的左值，不能给他赋值，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;
}
什么是右值？什么是右值引用？
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，右值不能取地址。右值引用就是对右值的引用，给右值取别名。
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);
// 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);
// 这里编译会报错：error C2106: “=”: 左操作数必须为左值
10 = 1;
x + y = 1;
fmin(x, y) = 1;
return 0;
}
7.2 左值引用和右值引用作比较
左值引用总结：
- 左值引用只能引用左值，不能引用右值。
- 但是const左值引用既可引用左值，也可引用右值。
int main()
{
// 左值引用只能引用左值，不能引用右值。
int a = 10;
int& ra1 = a; // ra为a的别名
//int& ra2 = 10; // 编译失败，因为10是右值
// const左值引用既可引用左值，也可引用右值。
const int& ra3 = 10;
const int& ra4 = a;
return 0;
}
右值引用总结：
- 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。
int main()
{
// 右值引用只能右值，不能引用左值。
int&& r1 = 10;
// error C2440: “初始化”: 无法从“int”转换为“int &&”
// message : 无法将左值绑定到右值引用
int a = 10;
int&& r2 = a;
// 右值引用可以引用move以后的左值
}
7.3 右值引用使用场景和意义
前面我们可以看到左值引用既可以引用左值和又可以引用右值，那为什么C++11还要提出右值引用呢？是不是化蛇添足呢？下面我们来看看左值引用的短板，右值引用是如何补齐这个短板的！
namespace quantian
{
class string
{
public:
typedef char* iterator;
iterator begin()
{
return _str;
}
iterator end()
{
return _str + _size;
}
string(const char* str = "")
:_size(strlen(str))
, _capacity(_size)
{
//cout << "string(char* str)" << endl;
_str = new char[_capacity + 1];
strcpy(_str, str);
}
// s1.swap(s2)
void swap(string& s)
{
::swap(_str, s._str);
::swap(_size, s._size);
::swap(_capacity, s._capacity);
}
// 拷贝构造
string(const string& s)
:_str(nullptr)
{
cout << "string(const string& s) -- 深拷贝" << endl;
string tmp(s._str);
swap(tmp);
}
// 赋值重载
string& operator=(const string& s)
{
cout << "string& operator=(string s) -- 深拷贝" << endl;
string tmp(s);
swap(tmp);
return *this;
}
// 移动构造
string(string&& s)
:_str(nullptr)
, _size(0)
, _capacity(0)
{
cout << "string(string&& s) -- 移动语义" << endl;
swap(s);
}
// 移动赋值
string& operator=(string&& s)
{
cout << "string& operator=(string&& s) -- 移动语义" << endl;
swap(s);
return *this;
}
~string()
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
}
char& operator[](size_t pos)
{
assert(pos < _size);
return _str[pos];
}
void reserve(size_t n)
{
if (n > _capacity)
{
char* tmp = new char[n + 1];
strcpy(tmp, _str);
delete[] _str;
_str = tmp;
_capacity = n;
}
}
void push_back(char ch)
{
if (_size >= _capacity)
{
size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
reserve(newcapacity);
}
_str[_size] = ch;
++_size;
_str[_size] = '\0';
}
//string operator+=(char ch)
string& operator+=(char ch)
{
push_back(ch);
return *this;
}
const char* c_str() const
{
return _str;
}
private:
char* _str;
size_t _size;
size_t _capacity; // 不包含最后做标识的\0
};
}
左值引用的使用场景：
做参数和做返回值都可以提高效率。
void func1(quantian::string s)
{}
void func2(const quantian::string& s)
{}
int main()
{
quantian::string s1("hello world");
// func1和func2的调用我们可以看到左值引用做参数减少了拷贝，提高效率的使用场景和价值
func1(s1);
func2(s1);
// string operator+=(char ch) 传值返回存在深拷贝
// string& operator+=(char ch) 传左值引用没有拷贝提高了效率
s1 += '!';
return 0;
}
左值引用的短板：
但是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)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)。
namespace quantian
{
quantian::string to_string(int value)
{
bool flag = true;
if (value < 0)
{
flag = false;
value = 0 - value;
}
quantian::string str;
while (value > 0)
{
int x = value % 10;
value /= 10;
str += ('0' + x);
}
if (flag == false)
{
str += '-';
}
std::reverse(str.begin(), str.end());
return str;
}
}
int main()
{
// 在quantian::string to_string(int value)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)。
quantian::string ret1 = quantian::to_string(1234);
quantian::string ret2 = quantian::to_string(-1234);
return 0;
}
右值引用和移动语义解决上述问题：
在quantian::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。
这里运行后，我们看到调用了一次移动构造和一次移动赋值。因为如果是用一个已经存在的对象接收，编译器就没办法优化了。
quantian::to_string函数中会先用str生成构造生成一个临时对象，但是我们可以看到，编译器很聪明的在这里把str识别成了右值，调用了移动构造。然后在把这个临时对象做为quantian::to_string函数调用的返回值赋值给ret1，这里调用的移动赋值。
STL中的容器都是增加了移动构造和移动赋值:
https://cplusplus.com/reference/string/string/string/
https://cplusplus.com/reference/vector/vector/vector/
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