C++11新特性 Chapter1

最新推荐文章于 2023-09-30 10:00:00 发布

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分类专栏： C++ 学习中的电子笔记文章标签： c++

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本文介绍了C++11中关于兼容性的新特性，包括预定义宏、_Pragma操作符、静态断言、noexcept、友元类的扩展语法、final与override的使用，以及模板的默认类型参数和外部模板等，帮助读者理解C++11在兼容性和效率上的提升。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

第一章兼容

预处理操作：文件包含、宏、条件编译

1.1 预定义宏`func`

预定义宏__func__返回所在函数的名字const char*

const char* hello()
{
    return __func__;
}

__FILE__、__LINE__、__TIME__、__DATA__

int main()
{
    cout << hello() << endl;
    cout << __FILE__ << endl;  //返回所在文件的名字
    cout << __LINE__ << endl;  //返回当前行号
    cout << __TIME__ << endl;  //返回当前编译时间 
    cout << __DATE__ << endl;  //返回编译日期
    return 0;
}

在这里插入图片描述

1.2 `#pragma`

#pragma once 放在头文件最前面，表示只编译一次，防止头文件被多次包含，等价于下面的#ifdef那一系列。

C++11中增加了操作符_Pragma {字符串字面值} _Pragma {"once"}相比预处理指令，操作符可以放在宏中。更灵活一些吧，具体用到再说！

#pragma pack (n)用来改变编译器内存对齐方式，这个就涉及到struct内变量如何对齐了。比较复杂，这里先简单引入一下。

默认pack(8)也即是八字节对齐，可以是1, 2, 4, 8, 16, …

struct 对齐规则:

整个内存大小是最大成员类型的整数倍
每个成员开始时都是该成员类型大小的整数倍

struct a
{
    int a1;  // 4
    char a2; // 5
    char a3; // 6
}; // 8
struct b
{
    char b1; // 1
    int b2;  // 5
    char b3; // 9 
}; // 12

1. 3 #ifdef

在头文件中加入，防止头文件被包含两次！！！乌鱼子，终于明白了

xxx.h
#ifndef xxx_H
#defind xxx_H
    //一些头文件的定义
#endif
    
xxx.cpp
#inlcude<xxx.h> 第一次包含xxx.h时未定义xxx_H,进入代码段编译
#inlude<xxx.h>  第二次包含xxx.h时 #ifndef为假，不会再进入代码段编译，防止xxx.h被包含两次

1.4 [宏的高级应用](C语言宏高级用法 - AlanTu - 博客园 (cnblogs.com))

第一个是#x，#加参数表示将参数看作字符数组

#define LOG_INFO(x) printf("%s\n", #x);
LOG_INFO("something");
//ouput: "something" 一整个作为字符串

第二个是##，两个#表示先分割再连接，就是宏之前是使用空格进行分割的，空格前面的来进行匹配。

#define TYPE0(type, name) type name type type;
//比如这个我们想要type替换成参数里面的type但是最终还要和name合起来，这个空格就做不到，可以使用## 
//先将其按照##分割成name_ type 和_type，只有中间者type匹配上了被替换成参数中的type，剩余两个不变，然后再把他们三个强制连接起来。
#define TYPE1(type,name)   type name_##type##_type

第三个是do{}while(0)，这个是构建一个代码块，成为一个独立的单元。因为while(0)，所以只执行{}代码一次。为什么只用{}不行呢？

#define switch(x, y) {int tmp = x; x = y; y = tmp;}
if(x > y)
	switch(x, y);
//这样替换会在花括号后面多加一个;不对！
//可以使用do {} while(0);
#define switch(x, y) do{int tmp = x; x = y; y = tmp;}while(0)
//正好while(0)缺一个分号，在switch(x, y)这多一个分号！合适！

1.5 变长参数`__VA_ARGS__`

#define LOG(...) printf(__VA_ARGS__)
LOG("%d\n", x);
//两个参数"%d\n"和x，传进...从__VA__ARGS__获取

1.6 long long

C++11引入了long long，长度不少于64位，可以在里面查看范围%lld

弱类型语言和强类型语言：强类型语言数据类型如果不强制转换，就不能自动随着环境转换，如Python、Java，但是C++数据类型会随着环境隐式发生转换。

静态语言和动态语言：静态语言是声明变量时必须给出类型，如C++，但是Python这种就不用，他是在变量第一次赋值时确定类型。

1.7 `__cplusplus`

#ifdef __cplusplus
extern "C" void display(); //单句话放在后面就行
#else
void display();
#endif
//如果是C++则使用extern C使用C编译器编译，否则就不用extern

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

void display();

#ifdef __cplusplus
}
#endif
//多句话需要用{}括起来，也即是如果是C++会多第二行和第8行，这样就将其中的代码使用extern "C"括起来了，不是C++就不用extern 括起来

1.8 静态断言

运行时断言：assert(expr) 如果不为真，终止；

可以使用定义NDEBUG宏取消断言

#ifdef NDEBUG
#define assert(expr) static_cast<void>(0)
#endif
//如果定义了NDEBUG宏，assert就会展开为一个无意义的式子

预处理时断言：#ifndef 和#error

在这里插入图片描述

编译时断言：static_assert(constexpr， waring_string);可以放在任意位置

1.9 noexcept

不会抛出异常，在delete和析构函数中不应该抛出异常

1.10 sizeof 运算符

在类中只能对静态成员或者通过实例的非静态成员获得大小

class A
{
	int a1;
	static int b;
}
A a;
//sizeof a.a1  sizeof A::b 都可以 sizeof A::a1不可以
//现在C++11也支持sizeof A::a1了

1.11 扩展的friend语法

声明为friend的可以访问类中的所有成员（包括private），破坏了类的封装。

friend class A；声明A是B的友元类

C++11中声明一个类时可以不用加class了，这样有个好玩的好处是：可以为类模板声明友元类了

template<typename T>
class B
{
	friend T;
}
//如果T是一个class类型，比如A那么可以为B声明A作为友元类了

比如说我想使用B中的成员进行测试，但又不想全部暴露给所有人。那我可以写一个TestClass，将其传入模板参数，这样这个类就是B的友元类了，就可以访问其中的成员了。但是普通类型int不可以。有趣有趣！

1.12 final / override

基类中不声明为虚函数，重写会变成重载。

我们无法阻止派生类重写父类的虚函数，C++11推出了final，可以阻止派生类重写父类的虚函数，得是在虚函数的基础上才有重写（？？？疑惑：声明虚函数的意义不是要重写吗，现在不想让他重写，不声明虚函数不就行了？）。哦是这样的，所以final一般用在派生类中，这样中途改变后面的派生类不能重写，因为派生类从基类继承来还是虚函数。

virtual void fun() final;//写在派生类中，后面的子类不能再重写fun()函数了

override表示这个函数是重写虚函数的，如果编译器判断不是重写的会报警！

加在派生类的重写函数后面

继承顶层声明了虚函数，表示这个可以被派生类重写，当然你也可以不重写。但是如果你不写virtual，后面在派生类中重写的话，就会报错，因为不是有效的重载。

而且顶层声明了virtual后面不用写virtual也都是虚函数，但是你可能但从派生类中看不出来，所以你可以加上一个override表示一下，这样但从派生类中也可以看出你是重写的父类的虚函数了。

1.13 模板的默认类型参数

template<typename T, tyename U = double> class A{};

A a(1);//就会被推断成A a(1, 0);

1.14 外部模板

一种编译器时间和空间的优化手段。

类似于全局变量和外部变量的引用

比如说，我们在a.cpp中定义了一个i变量，在b.cpp中想要使用这个i，可以extern int i;，这样在两份文件中就只会保留一个i。a.o中保存i，b.o中保存i符号，链接时就不会出错，实现了数据共享。

同样数据存在这样的问题，代码也存在这样的问题，再比如说在test.h中写了一个模板类template<T> class A{};，然后在a.cpp中使用A<int> a;实例化了一个int类型的模板类，然后再在b.cpp中使用A<int> b，又实例化了一个int类型的模板，看起来会冲突，但是代码和数据不一样，编译器会优化只保留一个类实例，因此不会出错，但是可以使用外部模板来优化这个，这样编译器就不需要再删掉一个冗余了。

模板显示实例化 template<int> A;

只需要在b.cpp中改为extern template<int> A;这样在编译b.cpp时就不会再生成一份int类型的模板实例了。