合肥市做外贸网站的公司,深圳微信公众平台开发网站开发,营销管理培训课程,平面设计培训班要学多久文章目录 1. C11 简介2. 常见的c11特性3.统一的列表初始化3.1initializer_list 4. decltype与auto4.1decltype与auto的区别 5.nullptr6.右值引用和移动语义6.1左值和右值6.1.1左值的特点6.1.2右值的特点6.1.3右值的进一步分类 6.2左值引用和右值引用以及区别6.2.1左值引用6.2.2… 文章目录 1. C11 简介2. 常见的c11特性3.统一的列表初始化3.1initializer_list 4. decltype与auto4.1decltype与auto的区别 5.nullptr6.右值引用和移动语义6.1左值和右值6.1.1左值的特点6.1.2右值的特点6.1.3右值的进一步分类 6.2左值引用和右值引用以及区别6.2.1左值引用6.2.2左值引用总结6.2.3右值引用6.2.4右值引用总结6.2.5move函数 6.3右值引用的使用场景及其作用6.3.1移动语义6.3.2移动构造6.3.3移动赋值函数6.3.4右值本身也是一个左值6.3.5STL容器中的移动构造和移动赋值 6.4完美转发6.4.1完美转发的介绍6.4.2forward函数的使用 7.新的类功能7.1c11新增了两个默认成员函数7.2delete和dault7.3final和override关键字 1. C11 简介
c11,即2011年发布的新c标准。相比于c98和03c11带来了很多变化其中包含了约140多个新特性以及对c03标准中大约600多个缺陷的修正。这使得c11更像是一个从c98/03孕育出来的一个新版本。对比于之前的版本c11能更好的用于系统开发和库开发、语法更加的泛华和简单化、更加稳定和安全不仅功能更加强大而且能提升程序员的开发效率。这也是我们学习c11的重要原因。下面介绍常见的一些c11特性。
2. 常见的c11特性
列表初始化变量类型推导 autodecltype 范围for循环final与override智能指针新增加容器—静态数组array、forward_list以及unordered系列默认成员函数控制右值引用lambda表达式包装器线程库
3.统一的列表初始化
使用列表对数组或者结构体进行初始化在c98就已经被支持使用了例如
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;
}但是c98的列表初始化局限于对数组和聚合类型的初始化限制比较多且不支持类型推导。c11扩大了用{}初始化列表的使用范围使得所有的内置类型和自定义类型都能以一种统一方式进行初始化包括SL容器等。使用初始化列表时可以添加等号也可以不添加类似于构造声明。
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 };// C11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;
}自定义类型能支持列表初始化的原因是因为在其类体中重载了以初始化列表类模板为参数的构造函数。以至于我们能直接使用{}构造一个对象。
3.1initializer_list
initializer_list是一个C11提供的一个轻量级容器专门用来接收{}内的初始化列表。本质上是一个类模板由于模板的特性在构造initializer_list类时会自动推导{}里的类型从而完成对自定义类型的构造。这个容器其实在我之前的文章里有介绍过 initializer_list的介绍。 下面给出一个伪代码样例
vector(initializer_listT l){_start new T[l.size()];_finish _start l.size();_endofstorage _start l.size();iterator vit _start;typename initializer_listT::iterator lit l.begin();while (lit ! l.end()){*vit *lit;}//for (auto e : l)// *vit e;}上面自定义的vector类重载了以initializer_list模板为参数的一个构造函数,有了这个构造函数之后就能使用{}的方式对自定义类型进行构造。分析下面代码构造过程
vectorint a { 1,2,3 };编辑器先是根据{}构造出一个initializer_list对象然后再调用vector类的构造函数。
4. decltype与auto
decltype关键字是一个类型推导工具可以将变量的类型声明为表达式指定的类型比如 decltype表达式的基本用法就是后面跟上一个括号编译器会自动推导出括号里面表达式的类型但不执行该表达式。
4.1decltype与auto的区别
auto也是一个c11更新的一个特性也能用来做类型的推导但是和decltype有很多不一样的地方
auto 忽略表达式的引用性质而是推导出一个干净的类型。decltype完全保留表达式的类型包括const属性和引用属性。
思考以下代码 我们发现auto并没有推导出引用属性所以变量b之后并不会影响num本质上b只是一个int类型。而decltype能推导出引用属性所以变量c实际上是一个int类型自增之后会影响num。这样证明了decltype推导类型比auto更为准确。同样const类型的推导也是如此 5.nullptr
nullptr是c11新出的一个专门用来表示空属性的一个关键字。关于nullptr与NULL的区别我在之前的文章中有介绍过。这里就不过多介绍。
6.右值引用和移动语义
6.1左值和右值
左值Lvalue和右值(Rvalue)不单单是指某个变量的属性而是可以用来描述表达式的属性。
左值的定义左值是具有持久存储位置的表达式。换句话说左值是指那些在内存中具有明确地址的对象且这个地址持久不变。左值可以出现在赋值表达式的左侧或者右侧。最直观的理解就是左值能用取出地址。右值的定义 右值和左值相反是指不具有持久存储位置的表达式。 右值通常都是临时的生命周期非常短比如匿名对象等临时值。最直观的理解就是右值不能用取出地址。
给出代码样例观察对左值和右值取地址 我们可以看到由于10是一个字面量即右值不能对其取地址。编译器也提示只能对左值取地址。
6.1.1左值的特点
可以用取地址通常表示对象的身份如变量名
6.1.2右值的特点
不能用取出地址只能在赋值表达式的右边表示的是数据的值而不是身份通常是临时值、字面量等
6.1.3右值的进一步分类
右值又可以分为存右值和将亡值
纯右值表示不对应任何对象的临时值例如字面量或者表达式“12”这种。将亡值表示即将被摧毁、可以被移动的对象。
6.2左值引用和右值引用以及区别
6.2.1左值引用
左值引用使用一个表示通常只能绑定给左值。下面给出常见的左值引用左值的例子
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;
}6.2.2左值引用总结 左值引用只能引用左值不能引用右值比如 const左值引用可以引用右值 不能延长临时对象的生命周期可能会导致悬空引用。
int getTemporary() {int temp 10;return temp; // 返回局部变量的引用
}int main() {int ref getTemporary(); // 悬空引用std::cout ref: ref std::endl; // 未定义行为return 0;
}6.2.3右值引用
右值引用通常只能绑定右值使用两个连续的表示。下面给出右值引用右值的几个例子
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;
}对于右值引用绑定常量右值必须使用const修饰符这样引用的内容是不会被修改的。如果右值引用绑定非常量右值我们是可以修改其内容的
int main()
{double x 1.1, y 2.2;int rr1 10;const double rr2 x y;rr1 20;rr2 5.5; // 报错return 0;
}6.2.4右值引用总结 右值引用只能引用右值不能引用左值比如 右值引用可以引用move以后的左值比如 右值本身也是一个左值 右值引用是实现移动语义的关键这一点下面会具体解释 右值引用能延长临时对象的生命周期这一点下面也会具体解释
6.2.5move函数 move函数是c标准提供的一个库函数用于将左值转换为右值引用 6.3右值引用的使用场景及其作用
右值引用是为了提高程序性能和优化资源管理而设计的以下是右值引用常见的场景及其作用
6.3.1移动语义
在c98中当对象被传递返回或者赋值时通常会进行深拷贝。对于一些比较大的对象这种拷贝操作就非常耗时且低效。比如
#include iostream
#include cstring // For memcpyclass Buffer {
public:size_t size;int* data;// 构造函数Buffer(size_t s10) : size(s), data(new int[s]) {std::cout 构造 size * sizeof(int) bytes std::endl;}// 复制构造函数Buffer(const Buffer other) : size(other.size), data(new int[other.size]) {std::memcpy(data, other.data, size * sizeof(int));std::cout 拷贝构造 size * sizeof(int) bytes std::endl;}// 析构函数~Buffer() {delete[] data;std::cout 析构 size * sizeof(int) bytes std::endl;}
};void processBuffer(Buffer buf) {// 对缓冲区进行处理
}int main() {Buffer buf1(100);processBuffer(buf1); // 调用复制构造函数return 0;
}在上述例子中将buf1传给processBuffer函数时会调用拷贝构造这导致整个对象都被多拷贝一次浪费了资源 为了避免类似上述情况这种不必要的拷贝c11提出了移动语义。即不拷贝资源而是“移动”资源。 移动语义通过引入右值引用来实现。右值引用允许我们区分那些可以被移动的资源从而避免不必要的复制。那么怎样通过右值引用来实现移动语义呢移动构造函数和移动赋值函数是实现移动语义的核心机制。下面介绍移动构造函数和移动赋值函数。
6.3.2移动构造
移动构造和普通的拷贝构造的区别在于普通的拷贝构造的参数是同类对象的左值引用而移动构造的参数是同类对象的右值引用。移动构造的功能是为了实现资源的移动而不是复制。结合上面的例子给出一个Buffer类的移动构造函数 // 移动构造函数Buffer(Buffer other) : size(other.size), data(other.data) {other.size 0;other.data nullptr;std::cout 移动构造 size * sizeof(int) bytes std::endl;}拷贝构造
// 复制构造函数
Buffer(const Buffer other) : size(other.size), data(new int[other.size]) {std::memcpy(data, other.data, size * sizeof(int));std::cout 拷贝构造 size * sizeof(int) bytes std::endl;
}对比移动构造和拷贝构造我们发现调用移动构造函数并没有重新开辟空间而是移动了指向资源的指针使得构造出来的对象占有参数对象的资源。通过移动构造往后我们在使用匿名对象这种右值构造对象时就不会再去拷贝一份一模一样的资源而是直接使用匿名对象的资源。这也能理解为什么说右值引用能延长将亡对象的生命周期。 将移动构造函数加入到Buffer类中继续上面代码的运行观察结构 显然在传参的过程中确实没有进行拷贝这也是为什么说移动语义能优化效率的原因不拷贝资源只移动资源。移动的动作由移动构造和移动赋值函数完成而移动构造和移动赋值函数又依赖于右值引用。值得注意的是由于移动了资源原来拥有这些资源的对象就不能再使用这些资源了。
6.3.3移动赋值函数
移动赋值函数其实就是重载了一个赋值运算符只不过跟移动构造类似移动赋值函数同样依赖于右值引用。传统的赋值运算重载其实就是一次深拷贝而移动赋值运算符重载允许在对象赋值时通过转移资源而不是复制资源来实现赋值操作。 对于上述代码样例添加重载赋值运算符函数并提供移动赋值版本和普通赋值版本 //移动赋值Buffer operator(Buffer other) {if (this ! other) {delete[] data;//释放当前资源size other.size;data other.data;other.data nullptr;other.size 0;cout 移动赋值 endl;}return *this;}//传统赋值拷贝Buffer operator(const Buffer other) {if (this ! other) {Buffer temp(other);//构造一个临时对象delete[] data;//释放自己的资源swap(temp.data, data);swap(size, temp.size);}return *this;}左值赋值演示 右值赋值演示 当使用左值赋值时调用的是传统的赋值拷贝而实现了移动赋值运算符函数后我们用右值赋值给对象时将buf1的资源转移给buf2,中间没有深拷贝。值得注意的是由于将资源给了buf2buf1将不再拥有之前的资源。
6.3.4右值本身也是一个左值
所有的引用在c中都是左值右值引用本身也是一个左值。这是因为右值引用本身也是一个具有名称和地址的变量只不过引用的是一个右值。可以理解为要想使用右值的资源就需要一个具有地址的载体。思考下面例子 我们可以看到在getf函数中x是一个右值引用变量因为右值引用本身也是一个左值于是调用了左值的f函数版本。
6.3.5STL容器中的移动构造和移动赋值
有了移动语义之后c11给STL容器都添加了移动构造和移动赋值函数在cplusplus网站中可以看到这些函数的声明
6.4完美转发
思考下面代码样例 void Fun(int x) { cout 左值引用 endl; }
void Fun(const int x) { cout const 左值引用 endl; }void Fun(int x) { cout 右值引用 endl; }
void Fun(const int x) { cout const 右值引用 endl; }templatetypename T
void PerfectForward(T t)//T为万能引用
{Fun(t);
}
int main()
{PerfectForward(10); //右值int a;PerfectForward(a); //左值PerfectForward(std::move(a)); // 右值const int b 8;PerfectForward(b); //const 左值PerfectForward(std::move(b)); // const 右值return 0;
}为了能更好的将右值引用结合到模板中c11提供了万能引用这一概念。万能引用用于模板编程可以绑定到任何类型的值无论是右值还是左值。这也就使得模能支持实现移动语义。可是当我们运行上面的代码 即使编译器能通过万能引用推断出PerfectForward函数参数是左值引用还是右值引用可是由于右值引用本身也是一个左值只会调用左值版本的Fun函数。也就是说另一个函数并不能识别左值引用和右值引用统统当左值处理。那如何使左值引用和右值引用匹配到正确的函数呢这里的正确性是指达到我们想要的目的即传递右值引用调用右值版本的Fun函数。完美转发就可以很好的解决这一问题。
6.4.1完美转发的介绍
完美转发是C11引入的一种技术用于在模板函数中将参数完美的转发给另一个函数无论是左值还是右值。完美转发的机制依赖于两个概念 右值引用折叠其实就是万能引用的机制在模板实例化时两个 引用类型的组合如何折叠成最终的类型具体的折叠方式有以下几种 T 和T 折叠成TT 和T 折叠成T forward函数用于实现完美转发。
6.4.2forward函数的使用
针对上面的代码样例使用forward函数实现完美转发
templatetypename T
void PerfectForward(T t)//T为万能引用
{Fun(forwardT(t));
}PerfectForward函数模板接受一个·万能引用T并使用forward将参数完美的转发给Fun函数。
7.新的类功能
原来的c类中有 六个默认成员函数
构造拷贝构造析构拷贝赋值重载取地址重载const 取地址重载
7.1c11新增了两个默认成员函数
移动构造函数移动赋值运算符重载
编译器会在以下条件下 自动生成移动构造函数和移动赋值运算符重载
移动构造函数如果在类中没有显式定义移动构造、拷贝构造、拷贝赋值重载、移动赋值重载或者析构中的任何一个编译器就会自动生成一个默认的移动构造函数。默认生成的移动构造函数对于内置类型进行浅拷贝对于自定义类型有则调用其移动构造没有则调用其拷贝构造。移动赋值重载如果在类中没有显示实现移动赋值重载、拷贝构造、拷贝赋值重载中的任意一个·那么编译器会自动生成一个移动赋值重载函数。默认生成的移动赋值重载函数对于内置类型进行浅拷贝。对于自定义类型有则调用其移动赋值重载函数无则调用其拷贝赋值重载函数。
7.2delete和dault
如果不想让编译器自动生成默认函数可以在该函数后面添加delete该语法指示编译器不再生成该函数的默认版本。 比如
class Person
{
public:Person(const char* name , int age 0):_name(name), _age(age){}Person(const Person p) delete;//编译器不再自动生成拷贝构造函数
private:bit::string _name;int _age;
};相反default关键字则是告诉编译器强制生成默认版本函数比如
class Person
{
public:Person(const char* name , int age 0):_name(name), _age(age){}Person(const Person p) default;//强制生成拷贝构造函数
private:bit::string _name;int _age;
};7.3final和override关键字
final:可以用来修饰类与虚函数。修饰虚函数表示该虚函数不能被重写。修饰类则表示该类不能被继承。override:检查派生类虚函数是否重写了基类某个虚函数如果没有重写编译报错 具体用法在之前关于继承多态那一章博客里有介绍一眼就爱上了多态
