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【C++11那些事儿(二)】

【C++11那些事儿(二)】

文章目录

  • 一、新的类功能
    • 1.1 默认成员函数
    • 1.2 强制生成默认函数的关键字default
    • 1.3 禁止生成默认函数的关键字delete
  • 二、lambda表达式
    • 2.1 语法
    • 2.2 捕捉列表说明
    • 2.3 函数对象与lambda表达式

一、新的类功能

1.1 默认成员函数

原来C++类中,有6个默认成员函数:

  1. 构造函数
  2. 析构函数
  3. 拷贝构造函数
  4. 拷贝赋值重载
  5. 取地址重载
  6. const 取地址重载

最后重要的是前4个,后两个用处不大。默认成员函数就是我们不写编译器会生成一个默认的。
C++11 新增了两个:移动构造函数和移动赋值运算符重载。
针对移动构造函数和移动赋值运算符重载有一些需要注意的点如下:

1.如果你没有自己实现移动构造函数,且没有实现析构函数 、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默认移动构造。默认生成的移动构造函数,对于内置类型成员会执行逐成员按字节拷贝,自定义类型成员,则需要看这个成员是否实现移动构造,如果实现了就调用移动构造,没有实现就调用拷贝构造
2. 如果你没有自己实现移动赋值重载函数,且没有实现析构函数 、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默认移动赋值。默认生成的移动构造函数,对于内置类型成员会执行逐成员按字节拷贝,自定义类型成员,则需要看这个成员是否实现移动赋值,如果实现了就调用移动赋值,没有实现就调用拷贝赋值。(默认移动赋值跟上面移动构造完全类似)
3. 如果你提供了移动构造或者移动赋值,编译器不会自动提供拷贝构造和拷贝赋值

可以通过代码验证一下:
首先还是自己实现一个string类,如下:

namespace sny
{class string{public:typedef char* iterator;iterator begin(){return _str;}iterator end(){return _str + _size;}string(const char* str = ""):_size(strlen(str)), _capacity(_size){//cout << "string(char* str)" << endl;_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, str);}// s1.swap(s2)void swap(string& s){::swap(_str, s._str);::swap(_size, s._size);::swap(_capacity, s._capacity);}// 拷贝构造string(const string& s):_str(nullptr){cout << "string(const string& s) -- 深拷贝" << endl;string tmp(s._str);swap(tmp);}//移动构造string(string&& s){cout << "string(string&& s) -- 移动拷贝" << endl;swap(s);}// 移动赋值string& operator=(string&& s){cout << "string& operator=(string&& s) -- 移动语义" << endl;swap(s);return *this;}// 赋值重载string& operator=(const string& s){cout << "string& operator=(string s) -- 深拷贝" << endl;string tmp(s);swap(tmp);return *this;}~string(){delete[] _str;_str = nullptr;}char& operator[](size_t pos){assert(pos < _size);return _str[pos];}void reserve(size_t n){if (n > _capacity){char* tmp = new char[n + 1];strcpy(tmp, _str);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = n;}}void push_back(char ch){if (_size >= _capacity){size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;reserve(newcapacity);}_str[_size] = ch;++_size;_str[_size] = '\\0';}//string operator+=(char ch)string& operator+=(char ch){push_back(ch);return *this;}const char* c_str() const{return _str;}private:char* _str = nullptr;size_t _size = 0;size_t _capacity=0; // 不包含最后做标识的\\0};string to_string(int value){bool flag = true;if (value < 0){flag = false;value = 0 - value;}sny::string str;while (value > 0){int x = value % 10;value /= 10;str += ('0' + x);}if (flag == false){str += '-';}std::reverse(str.begin(), str.end());return str;}
}

上面的类中,我们是实现了它的移动构造和移动赋值的。
然后,再用以下代码证明上述结论:

class Person
{
public:Person(const char* name = "", int age = 0):_name(name), _age(age){}
private:sny::string _name;int _age;
};
int main()
{Person s1;Person s2 = s1;Person s3 = std::move(s1);Person s4;s4 = std::move(s2);return 0;
}

这里的代码中没有实现析构、拷贝构造和拷贝赋值

接下来看一下运行结果:
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对于上述代码中的s2,由于s1是一个左值,所以只能调用拷贝构造。
而对于s3和s4,毫无疑问就是右值,调用移动构造和移动赋值。
注意,上述代码不应该在VS2013中测试,因为13 有bug,结果会出错。

而只要把上述Person中的析构、拷贝构造和拷贝赋值的任意一个实现出来,就不会生成移动构造和移动赋值,大家可以试一下,这里不做演示

1.2 强制生成默认函数的关键字default

C++11可以让你更好的控制要使用的默认函数。假设你要使用某个默认的函数,但是因为一些原因这个函数没有默认生成。比如:我们提供了拷贝构造,就不会生成移动构造了,那么我们可以使用default关键字显示指定移动构造生成。

如下:

class Person
{
public:Person(const char* name = "", int age = 0):_name(name), _age(age){}Person(const Person& p):_name(p._name), _age(p._age){}Person(Person&& p) = default;
private:sny::string _name;int _age;
};
int main()
{Person s1;Person s2 = s1;Person s3 = std::move(s1);return 0;
}

上面代码中实现了拷贝构造,但是我们依然可以使用default生成移动构造。结果如下:
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1.3 禁止生成默认函数的关键字delete

如果能想要限制某些默认函数的生成,在C++98中,是该函数设置成private,并且只声明不定义,这样只要其他人想要调用就会报错。在C++11中更简单,只需在该函数声明加上=delete即可,该语法指示编译器不生成对应函数的默认版本,称=delete修饰的函数为删除函数。
如下:

class Person
{
public:Person(const char* name = "", int age = 0):_name(name), _age(age){}Person(const Person& p) = delete;
private:sny::string _name;int _age;
};
int main()
{Person s1;Person s2 = s1;Person s3 = std::move(s1);return 0;
}

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二、lambda表达式

2.1 语法

相信大家在平常写代码的过程中,都用过algorithm中的sort吧,用于排序。但是,sort默认的是升序排序,所以,如果我们想要获得降序排序的结果,就需要用到仿函数,例如下面这个例子:

struct Goods
{string _name;// 名字double _price;// 价格int _evaluate;// 评价Goods(const char* str, double price, int evaluate):_name(str), _price(price), _evaluate(evaluate){}
};
struct ComparePriceLess
{bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr){return gl._price < gr._price;}
};
struct ComparePriceGreater
{bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr){return gl._price > gr._price;}
};
int main()
{vector<Goods> v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2, 3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess());sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());
}

随着C++语法的发展,人们开始觉得上面的写法太复杂了,每次为了实现一个algorithm算法,都要重新去写一个类,如果每次比较的逻辑不一样,还要去实现多个类,特别是相同类的命名,这些都给编程者带来了极大的不便。因此,在C++11语法中出现了Lambda表达式。如下:

int main()
{vector<Goods> v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2,3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._price < g2._price; });sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._price > g2._price; });sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._evaluate < g2._evaluate; });sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._evaluate > g2._evaluate; });
}

当然,对于没有接触过lambda表达式的读者来说,一定看不太懂上面到底是什么,下面来对lambda表达式的构造一一说明。

lambda表达式书写格式:[capture-list] (parameters) mutable -> return-type { statement }
lambda表达式各部分说明:

  • [capture-list] : 捕捉列表,该列表总是出现在lambda函数的开始位置,编译器根据[]来判断接下来的代码是否为lambda函数,捕捉列表能够捕捉上下文中的变量供lambda函数使用
  • (parameters):参数列表。与普通函数的参数列表一致,如果不需要参数传递,则可以连同()一起省略。
  • mutable:默认情况下,lambda函数总是一个const函数,mutable可以取消其常量性。使用该修饰符时,参数列表不可省略(即使参数为空)。
  • ->returntype:返回值类型。用追踪返回类型形式声明函数的返回值类型,没有返回值时此部分可省略。返回值类型明确情况下,也可省略,由编译器对返回类型进行推导
  • {statement}:函数体。在该函数体内,除了可以使用其参数外,还可以使用所有捕获到的变量。

下面再举个非常简单的例子,供读者理解一下:
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2.2 捕捉列表说明

捕捉列表描述了上下文中那些数据可以被lambda使用,以及使用的方式传值还是传引用。

具体的几种用法如下:

  • [var]:表示值传递方式捕捉变量var
  • [=]:表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量(包括this)
  • [&var]:表示引用传递捕捉变量var
  • [&]:表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量(包括this)
  • [this]:表示值传递方式捕捉当前的this指针

注意:

  • 父作用域指包含lambda函数的语句块
  • 语法上捕捉列表可由多个捕捉项组成,并以逗号分割
    比如:[=, &a, &b]:以引用传递的方式捕捉变量a和b,值传递方式捕捉其他所有变量
    [&,a, this]:值传递方式捕捉变量a和this,引用方式捕捉其他变量
  • 捕捉列表不允许变量重复传递,否则就会导致编译错误
    比如:[=, a]:=已经以值传递方式捕捉了所有变量,捕捉a重复
  • 在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空
  • 在块作用域中的lambda函数仅能捕捉父作用域中局部变量,捕捉任何非此作用域或者非局部变量都会导致编译报错。
  • lambda表达式之间不能相互赋值,即使看起来类型相同

如下:
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其他的就不一一演示了,效果类似。

2.3 函数对象与lambda表达式

函数对象,又称为仿函数,即可以像函数一样使用的对象,就是在类中重载了operator()运算符的类对象。
下面来看一个例子,用函数对象和lambda表达式实现相同的功能:

class Rate
{
public:Rate(double rate) : _rate(rate){}double operator()(double money, int year){return money * _rate * year;}
private:double _rate;
};
int main()
{// 函数对象double rate = 0.49;Rate r1(rate);r1(10000, 2);// lamberauto r2 = [=](double monty, int year)->double {return monty * rate * year;};r2(10000, 2);return 0;
}

从使用方式上来看,函数对象与lambda表达式完全一样。

函数对象将rate作为其成员变量,在定义对象时给出初始值即可,lambda表达式通过捕获列表可以直接将该变量捕获到。

它们的汇编代码如下:
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可见实际在底层编译器对于lambda表达式的处理方式,完全就是按照函数对象的方式处理的,即:如果定义了一个lambda表达式,编译器会自动生成一个类,在该类中重载了operator()。

所以,lambda表达式很范围for一样,虽然看起来很厉害,但实际底层实现跟以前的知识没有出入


本篇完,青山不改,绿水长流!