【C++11】入门基础

1. C++11简介

C++11是C++编程语言的一个重要版本，它于2011年发布。相比于C++98/03，C++11给C++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。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，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。

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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()
{
	//内置类型
	int x1 = 1;
	int x2{ 2 };	//不加 =

	int array1[]{ 1, 2, 3, 4, 5 };
	int array2[5]{ 0 };

	//自定义类型
	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;
}

C++11中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:

//日期类
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;
}

结果如下：

2.2 std::initializer_list

std::initializer_list是一个标准库类型，它允许以简便的方式初始化容器或其他对象。它是C++11引入的，它的主要目的是在不使用显式构造函数的情况下，实现统一的初始化语法。

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例如：

int main()
{
	// the type of il is an initializer_list 
	auto il = { 10, 20, 30 };
	cout << typeid(il).name() << endl;
	return 0;
}

上述代码中就是一个std::initializer_list类型

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。

#include<vector>
#include<list>
#include<map>
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;
}

注意：初始化列表和std::initializer_list是两个不同的概念。

• 初始化列表是一种在对象创建过程中用于初始化成员变量或数组的语法。它使用花括号{}将初始值列表放在对象的构造函数或初始化器中。
• std::initializer_list是一个标准库类型，在C++11中引入。它是一个模板类，用于在不使用显式构造函数的情况下，以统一的方式初始化容器或其他对象。

3. 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。所以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：

#include<map>
int main()
{
	int i = 10;
	auto p = &i;
	auto pf = strcpy;//函数指针

	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;
}

结果如下：

有了auto自动推导类型之后，我们就可以省去写很长类型的麻烦了🥳🥳

3.2 decltype

  decltype是declaration type的缩写，在C++中，decltype是一个类型推断的关键字，用于获取表达式的类型。它可以用于声明变量、函数返回值类型以及模板参数类型的推断。和auto的功能一样，用来在编译时期进行自动类型推导。引入decltype是因为auto并不适用于所有的自动类型推导场景，在某些特殊情况下auto用起来很不方便，甚至压根无法使用，例如：

int a = 0;
auto b = a;
decltype(a) c = b;
decltype(a) d = 10;

decltype的语法是decltype(expression) value，其中expression是一个表达式，value是变量名。关键字decltype将变量的类型声明为表达式指定的类型。

auto根据=右边的初始值推导出变量的类型，decltype根据expression表达式也就是上面的a推导出变量c或d的类型，跟=右边的b或10都没有关系。因此可以直接将10赋值给左边。

auto要求变量必须初始化，这是因为auto根据变量的初始值来推导变量类型的，如果不初始化，变量的类型也就无法推导；而decltype不要求，因此可以写成如下形式decltype(exp) varName;原则上讲，exp只是一个普通的表达式，它可以是任意复杂的形式，但必须保证exp的结果是有类型的，不能是void；如exp为一个返回值为void的函数时，exp的结果也是void类型，此时会导致编译错误。

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既能表示指针常量，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。

例如：

void func(void* ptr)
{
	cout << "func(void* ptr)";
}

void func(int tmp)
{
	cout << "func(int tmp)";
}
int main()
{
	func(NULL);
	return 0;
}

本意是想让NULL匹配到指针参数

结果如下：

我们发现编译器将NULL匹配到了int类型那里，所以需要更明确的空指针——nullptr。

4. 范围for循环

  C++中的范围for循环是一种简化的循环结构，可以用来遍历容器、数组和其他可迭代对象中的元素。其语法如下：

for (element : collection) {
    // 循环体
}

其中，element是每次循环中的元素，collection是要遍历的容器、数组或可迭代对象。

范围for循环会自动迭代collection中的每个元素，并将每个元素依次赋值给element，然后执行循环体。循环体会针对每个元素执行一次，直到遍历完所有元素。

范围for循环适用于遍历容器和数组，例如：

std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

for (int num : numbers) {
    std::cout << num << " ";
}

输出结果为：1 2 3 4 5

范围for循环也适用于遍历字符串：

std::string str = "Hello";

for (char c : str) {
    std::cout << c << " ";
}

输出结果为：H e l l o

需要注意的是，范围for循环是只读的，不能修改集合中的元素。如果需要修改集合中的元素，可以使用传统的for循环或迭代器。

范围for循环在C++11中引入，可以提供一种更简洁、直观的遍历方式，减少了手动管理循环变量的复杂性。

5. 结语

  C++11的引入极大地扩展了C++的功能，并且提供了更加简洁和安全的编程方式。它为C++程序员提供了更多的选择和更好的性能，使得C++成为一种更加现代化和强大的编程语言。以上就是今天所有的内容啦~ 完结撒花~ 🥳🎉🎉