第十章 C++11新特性

目录

• 统一的初始化方法
• 成员变量可以赋予默认初始值
• auto自动类型关键字
• decltype关键字
• 基于范围的for循环
• 智能指针shared_ptr
• 空指针nullptr
• 无序容器（哈希表）
• Lambda表达式
• 右值引用T&&和move移动语义
• 正则表达式
• 强制类型转换
• 异常处理
• 运行时类型检查

统一的初始化方法

1. 通过花括号实现各类变量初始化（允许花括号嵌套）

   int arr[3]{1,2,3};
   vector<int> iv{1,2,3};
   map<int,string> mp{{1,"hello"},{2,"world"}};
   int *p=new int[20]{1,2,3}; //前三个变量初始化为1，2，3，其余用默认构造函数初始化
   struct A{int i,j; A(int m,int n):i(m),j(n){}}
   A func(int m,int n){return {m,n};}
   A* pa=new A{2,3};
   

成员变量可以赋予默认初始值

1. 示例

   class A{
       public:
       i=5;
   }
   

auto自动类型关键字

1. 定义变量时，通过所赋予的值在编译时自动判断变量类型

2. 可用于模板返回值，提升模板灵活性

   template<class T1,class T2>
   auto Func(T1 x,T2 y)->decltype(x+y){
       return x+y;
   } //auto可以不为T1、T2中的一种，->decltype(x+y)返回值类型声明也可省略
   

decltype关键字

1. 用于获取变量或表达式返回值类型

2. 双括号返回相应类型的引用

   int i;
   decltype(i) x=5;
   decltype((i+x)) y=x;
   

基于范围的for循环

1. 格式：for(元素类型 i:数组等名)

2. 获取时元素，而非指针

   int ary[]{1,2,3,4,5};
   for(int &e:ary) e*=2;
   for(int e:ary) cout<<e<<endl; //2,4,6,8,10
   map<int,string> mp{{1,"A"},{2,"B"}};
   for(auto &e:mp) cout<<e.first<<" "<<e.second<<endl; 
   

智能指针shared_ptr

1. 需要头文件<memory>

2. 写法：shared_ptr ptr(new T);

3. 自动托管指针，程序结束或托管数为0时自动释放new动态分配的内存

4. 多个shared_ptr对象可以同时托管一个指针，系统会维护一个托管计数

5. 不能用于托管指向动态分配的数组

6. 创建后的指针用法与一般指针相同

   int *p=new int,*p2=new int{1};
   shared_ptr<int> sp1(p);
   shared_ptr<int> sp2(sp1);
   sp2.reset(); //清空sp2
   sp2.reset(p2); //会置托管计数为1，只能用于智能指针第一次指向p2区域。否则可能出错（delete多次）
   sp2=sp1; p2=sp1.get(); //get函数获取地址
   

空指针nullptr

1. 与NULL的区别：包含类型，能够转换位bool型，却不能转化为整型

2. 可以直接和NULL比较

3. 不同类型的指针不能比较（如double*和int* 型）

   int *p1==NULL,*p2=nullptr;
   shared_ptr<double> p3=nullptr;
   if(p1==p2) cout<<"Equal\n"; //相等
   if(p3==NULL) cout<<"Equal\n"; //相等
   if(p3==nullptr) cout<<"Equal\n"; //相等
   bool b=nullptr; //b=false
   int i=nullptr; //错误❌
   

无序容器（哈希表）

1. unordered_map
2. 使用与map类似
3. 插入、查找元素的时间复杂度几乎为常数，但空间占用较多

Lambda表达式

1. [外部变量范围方式说明符]（形参表）->返回值类型{ 语句组 }
   "->返回值类型"也可以没有，由编译器自动判断

   外部变量访问符	含义
   []	不使用任何外部变量
   [=]	以传值方式使用外部变量
   [&]	以引用方式使用外部变量
   [x,&y]	传值方式使用x，引用方式使用y
   [=,&x,&y]	引用方式使用x,y，传值方式使用其他变量
   [&,x,y]	传值方式使用x和y，引用方式使用其他变量

2. 示例

   cout<<[](double x,double y){return x+y;}(1.1,2.2)<<endl; //3.3
   int x=100,y=200;
   auto ff=[&x,&y](int n){
       x++;y++;
       return n*n;
   }
   cout<<ff(15)<<" "<<x<<" "<<y<<endl; //225 101 201
   function<int(int)> fib=[&fib](int n){return n<=2?1:fib(n-1)+fib(n-2);} 
   //无法由返回值确定返回类型，不能用auto。第一个int代表返回值，第二个int代表函数形参表
   cout<<fib(5)<<endl;
   sort(arr,arr+5,[](int a,int b){return a<b;});
   

右值引用T&&和move移动语义

1. 详见 参考资料

2. C++中所有的值都必然属于左值、右值二者之一。左值是指表达式结束后依然存在的持久化对象，右值是指表达式结束时就不再存在的临时对象。所有的具名变量或者对象都是左值，而右值不具名。很难得到左值和右值的真正定义，但是有一个可以区分左值和右值的便捷方法：看能不能对表达式取地址，如果能，则为左值，否则为右值。

3. 目的：提高程序运行效率，减少需要深拷贝的对象的深拷贝次数（通过直接夺取变量已分配动态分配空间）

4. 具体类型：
   左值引用， 使用 T&, 只能绑定左值

   右值引用， 使用 T&&， 只能绑定右值

   常量左值， 使用 const T&, 既可以绑定左值又可以绑定右值

   已命名的右值引用，编译器会认为是个左值

   编译器有返回值优化，但不要过于依赖

5. 移动构造函数 和移动赋值函数，如String（String&& str)和String& operator= (String&& str)

6. std::move()用于告诉编译器尽量将该变量当成右值处理，不存在移动拷贝、移动赋值时再考虑普通方式

7. Dev C++中，return局部对象，对导致优化，不调用移动或复制构造函数

8. 可移动但不可复制的对象：

   struct A{
       A(const A& a)=delete;
       A(const A&& a){cout<<"Move Constructor."<<endl;}
       A(){}
   }
   

正则表达式

1. 需包含<regex>头文件

2. 示例：

   regex reg("\\d{3}([a-zA-Z]+).(\\d{3}|N/A)\\s\\1"); //在C/C++中反斜杠必须写2个以反义
   cout<<regex_match("123Hello N/A Hello",reg)<<endl; //输出1，匹配成功
   string s("123Hello N/A hello");
   cout<<regex_match(s,reg)<<endl; //输出0
   

强制类型转换

1. static_cast
   • 用于比较“自然”和低风险类型的转换，如整型与字符型、浮点型的转换
   • 不能用于不同类型指针、引用转换，或整型与指针的转换
2. reinterpret_cast
   • 用于不同类型指针、引用的转换，以及指针和能容纳下指针的整数类型的转换，执行逐个比特拷贝的操作
   • 不进行类型检查
3. const_cast
   • 用来去除const属性，将const指针、引用转为同类型非const类型引用
4. dynamic_cast
   • 专门用于将多态基类指针或引用转换成派生类指针、引用。
   • 对于不安全的指针转换（指针不是指向派生类对象），转换结果等于NULL
   • 对于不安全的引用转换，抛出bad_cast异常

异常处理

1. 在try中进行可能异常的操作，将异常传递给catch

2. throw主动抛出异常

3. catch捕获try传递的异常，可以存在多个catch函数，从上到下对异常进行类型匹配，catch(...)表示匹配任意类型

4. 发生异常后，try范围内后续命令不再执行，直到异常被捕获

5. 如果异常未在函数内部处理，就会被抛给上一级的函数

6. 常见的异常类（从exception类派生而来，位于<stdexcept>中，类型异常位<typeinfo>中

   1. out_of_range 如vector、string用at函数范围越界时
   2. bad_alloc 动态分配内存请求失败（typeinfo头文件中）
   3. bad_cast 用dynamic转换基类引用失败（typeinfo头文件中）

   --> 通过异常对象的what()函数获取异常信息

运行时类型检查

1. 需要<typeinfo>头文件

2. 对于多态类，会返回实际指向的对象类型

3. 示例

   long n;
   cout<<typeid(n).name()<<endl;