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C++11新特性和扩展(1)

news 2024/9/24 4:34:37

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C++11新特性和扩展

收录于专栏 [C++进阶学习]
本专栏旨在分享学习C++的一点学习笔记，欢迎大家在评论区交流讨论💌

1.C++11简介

2. 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

4. 范围for循环

5. final与override

5.1 final

5.2 override

6. 智能指针

7. 新增加容器---静态数组array、forward_list以及unordered系列

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，我这里没办法一一讲解，所以主要讲解实际中比较实用的语法。

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. 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

int main()
{// the type of il is an initializer_listauto 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

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 my_vector
{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. 声明

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。

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doubledecltype(&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

#include <iostream>void func(int) {std::cout << "int version called" << std::endl;
}void func(char*) {std::cout << "char* version called" << std::endl;
}int main() {func(NULL); // 这里会产生歧义func(nullptr);return 0;
}

4. 范围for循环

范围 for 循环（Range-based for loop）是 C++11 引入的一种简化遍历容器（如数组、向量、集合等）元素的语法。它使得代码更加简洁和易读。

int main() {vector<int> numbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };for (int num : numbers) {cout << num << " "; // 输出每个元素}return 0;
}

特点
简洁性：不需要使用迭代器或索引。
自动类型推导：可以使用 auto 关键字简化声明。
安全性：可以避免越界错误。

5. final与override

5.1 final

用途：用于防止进一步重写某个虚函数或防止某个类被继承。
作用：如果一个虚函数被声明为 final，那么在派生类中无法重写该函数；如果一个类被声明为 final，那么不能从该类派生出新的类。

class Base {
public:virtual void func() final { // 不能被重写std::cout << "Base func" << std::endl;}
};class Derived : public Base {
public:// void func() override { } // 会导致编译错误
};class FinalClass final { // 不能被继承
public:void func() {std::cout << "FinalClass func" << std::endl;}
};// class AnotherClass : public FinalClass { } // 也会导致编译错误

5.2 override

用途：用于声明一个虚函数重写了基类中的虚函数。
作用：提供编译时检查，确保基类中确实存在被重写的函数，如果没有，则会引发编译错误。这可以帮助捕获错误，比如函数签名不匹配。

class Base {
public:virtual void func() {std::cout << "Base func" << std::endl;}
};class Derived : public Base {
public:void func() override { // 明确表示重写std::cout << "Derived func" << std::endl;}
};