C++11新特性全解析新的类功能、lambda、包装器详解
1.新的类功能
1.1默认的移动构造和移动赋值
• 原来C++类中,有6个默认成员函数:构造函数/析构函数/拷⻉构造函数/拷⻉赋值重载/取地址重 载/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新增了两个默认成员函数,移动构造函数和移动赋值运算符重载。
• 如果你没有⾃⼰实现移动构造函数,且没有实现析构函数、拷⻉构造、拷⻉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 ⾏逐成员按字节拷⻉,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,没有实现就调⽤拷⻉构造。
• 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、拷⻉构造、拷⻉赋值重载中的任意 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⻉,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,没有实现就调⽤拷⻉赋值。(默认移动赋值跟上⾯移动构造完全类似)
• 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⻉构造和拷⻉赋值。


1.2 default和delete
• 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:我们提供了拷⻉构造,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,并且只声明补丁已, 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。

1.3 override和final
override 用于明确表示一个方法是重写父类的虚方法。它告诉编译器该方法必须与父类中的某个虚方法签名匹配,否则会报错。主要用于避免拼写错误或参数不一致导致的重写失败。
作用:确保派生类的方法正确重写基类的虚方法
final 用于禁止派生类进一步重写某个方法,或禁止某个类被继承。它可以修饰方法或类。
作用:
修饰方法时:禁止派生类重写该方法。
修饰类时:禁止其他类继承该类。
class Base {
public:
virtual void foo() {}
};
class Derived : public Base {
public:
void foo() override {} // 明确表示重写
};
class Base
{
public
:
virtual void foo() final {} // 禁止重写
};
class Derived : public
Base {
public
:
// void foo() {} // 错误:无法重写 final 方法
};2. STL中的一些变化
• 下图1圈起来的就是STL中的新容器,但是实际最有⽤的是unordered_map和unordered_set。这 两个我们前⾯已经进⾏了⾮常详细的讲解,其他的⼤家了解⼀下即可。
• STL中容器的新接⼝也不少,最重要的就是右值引⽤和移动语义相关的push/insert/emplace系列 接⼝和移动构造和移动赋值,还有initializer_list版本的构造等,这些前⾯都讲过了,还有⼀些⽆关 痛痒的如cbegin/cend等需要时查查⽂档即可。

3. lambda
3.1 lambda表达式语法
• lambda 表达式本质是⼀个匿名函数对象,跟普通函数不同的是他可以定义在函数内部。 lambda 表达式语法使⽤层⽽⾔没有类型,所以我们⼀般是⽤auto或者模板参数定义的对象去接 收 lambda 对象。
•lambda表达式的格式: [capture-list] (parameters)-> return type { function boby }
• [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,捕捉列表可以传值和传引⽤捕捉,具体细节7.2中我们再细讲。捕捉列表为空也不能省略。
• (parameters) :参数列表,与普通函数的参数列表功能类似,如果不需要参数传递,则可以连 同()⼀起省略
• ->return type :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。⼀般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。
• {function boby} :函数体,函数体内的实现跟普通函数完全类似,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,函数体为空也不能省略。

3.2捕捉列表
• lambda 表达式中默认只能⽤ lambda 函数体和参数中的变量,如果想⽤外层作⽤域中的变量就 需要进⾏捕捉
• 第⼀种捕捉⽅式是在捕捉列表中显⽰的传值捕捉和传引⽤捕捉,捕捉的多个变量⽤逗号分割。[x, y,&z]表⽰x和y值捕捉,z引⽤捕捉。
• 第⼆种捕捉⽅式是在捕捉列表中隐式捕捉,我们在捕捉列表写⼀个=表⽰隐式值捕捉,在捕捉列表写⼀个&表⽰隐式引⽤捕捉,这样我们 lambda 表达式中⽤了那些变量,编译器就会⾃动捕捉那些变量。
• 第三种捕捉⽅式是在捕捉列表中混合使⽤隐式捕捉和显⽰捕捉。[=,&x]表⽰其他变量隐式值捕捉, x引⽤捕捉;[&,x,y]表⽰其他变量引⽤捕捉,x和y值捕捉。当使⽤混合捕捉时,第⼀个元素必须是 &或=,并且&混合捕捉时,后⾯的捕捉变量必须是值捕捉,同理=混合捕捉时,后⾯的捕捉变量必 须是引⽤捕捉。
• lambda 表达式如果在函数局部域中,他可以捕捉 lambda 位置之前定义的变量,不能捕捉静态 局部变量和全局变量,静态局部变量和全局变量也不需要捕捉, lambda 表达式中可以直接使⽤。这也意味着 lambda 表达式如果定义在全局位置,捕捉列表必须为空。
• 默认情况下,lambda 捕捉列表是被const修饰的,也就是说传值捕捉的过来的对象不能修改, mutable加在参数列表的后⾯可以取消其常量性,也就说使⽤该修饰符后,传值捕捉的对象就可以 修改了,但是修改还是形参对象,不会影响实参。使⽤该修饰符后,参数列表不可省略(即使参数为空)。
int x = 0;
//捕捉列表必须为空,因为全局变量不用捕捉就可以使用,没有可被捕捉的变量
auto func1 = []()
{
x++;
};
int main()
{
int a = 0, b = 1, c = 2, d = 3;
//只能用当前lambda局部域和捕捉的对象和全局对象
auto func1 = [a, &b]
{
//值捕捉的变量不能被修改,引用可以
//a++报错
b++;
int ret = a + b;
return ret;
};
cout << func1() << endl;
//隐式值捕捉,用了哪些捕哪些
auto func2 = [=]
{
int ret = a + b + c;
return ret;
};
cout << func2() << endl;
auto func3 = [&]
{
a++;
b++;
c++;
};
func3();
cout << a << " " << b << " " << c <<" "<<d << endl;
auto func4 = [&, a, b]//混合捕捉,除了a,b其他的都引用捕捉
{
//a++;
//b++;
c++;
d++;
return a + b + c + d;
};
func4();
cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;
auto func5 = [=, &a, &b]//混合捕捉,除了a,b其他的都传值捕捉
{
a++;
b++;
/*c++;
d++;*/
return a + b + c + d;
};
func5();
cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;
//局部的静态变量和全局变量不能捕捉,也不用捕捉
static int m = 0;
auto func6 = []
{
int ret = x + m;
return ret;
};
//传值捕捉本身是一种拷贝,并且被const修饰
//mutable相当于去掉const修饰
//但是修改了不会影响外面被捕的值,因为是一种拷贝
auto func7 = [=]()mutable
{
a++;
b++;
c++;
d++;
};
return 0;
}3.3 lambda的应用
• 在学习 lambda 表达式之前,我们的使⽤的可调⽤对象只有函数指针和仿函数对象,函数指针的 类型定义起来⽐较⿇烦,仿函数要定义⼀个类,相对会⽐较⿇烦。使⽤ lambda 去定义可调⽤对 象,既简单⼜⽅便。
• lambda 在很多其他地⽅⽤起来也很好⽤。⽐如线程中定义线程的执⾏函数逻辑,智能指针中定 制删除器等, lambda 的应⽤还是很⼴泛的,以后我们会不断接触到。
#include<algorithm>
struct Goods
{
string _name;
double _price;
int _evaluate;
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} };
//类似这样的场景,我们实现仿函数对象或者函数指针来比较,相对比较麻烦,那么用lambda就很好
sort(v.begin(), v.end(), comparepriceless());
sort(v.begin(), v.end(), comparepricegreater());
sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& gl, const Goods& gr)
{
return gl._price < gr._price;
});
sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& gl, const Goods& gr)
{
return gl._price >gr._price;
});
sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& gl, const Goods& gr)
{
return gl._evaluate < gr._evaluate;
});
sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& gl, const Goods& gr)
{
return gl._evaluate > gr._evaluate;
});
return 0;
}3.4 lambda的原理
• lambda 的原理和范围for很像,编译后从汇编指令层的⻆度看,压根就没有 lambda 和范围for 这样的东西。范围for底层是迭代器,⽽lambda底层是仿函数对象,也就说我们写了⼀个 lambda 以后,编译器会⽣成⼀个对应的仿函数的类。
• 仿函数的类名是编译按⼀定规则⽣成的,保证不同的 lambda ⽣成的类名不同,lambda参数/返 回类型/函数体就是仿函数operator()的参数/返回类型/函数体, lambda 的捕捉列表本质是⽣成的仿函数类的成员变量,也就是说捕捉列表的变量都是 lambda 类构造函数的实参,当然隐式捕 捉,编译器要看使⽤哪些就传那些对象。
• 上⾯的原理,我们可以透过汇编层了解⼀下,下⾯第⼆段汇编层代码印证了上⾯的原理。


4.包装器
4.1 function
template class T>
class function; // undefined
template <class Ret, class... Args>
class function<Ret(Args...)>;
• std::function 是⼀个类模板,也是⼀个包装器。std::function 的实例对象可以包装存 储其他的可以调⽤对象,包括函数指针、仿函数,lambda,bind 表达式等,存储的可调⽤对 象被称为std::function 的⽬标。若std::function 不含⽬标,则称它为空。调⽤空std::function 的⽬标导致抛出std::bad_function_call异常。
• 以上是 function 的原型,他被定义头⽂件中。std::function-cppreference.com 是function的官⽅⽂件链接。
• 函数指针、仿函数,lambda 等可调⽤对象的类型各不相同,std::function 的优势就是统 ⼀类型,对他们都可以进⾏包装,这样在很多地⽅就⽅便声明可调⽤对象的类型。
#include<functional>
int f(int a, int b)
{
return a + b;
}
struct Functor
{
public:
int operator()(int a, int b)
{
return a + b;
}
};
class Plus
{
public:
Plus(int n = 10)
:_n(n)
{ }
static int plusi(int a, int b)
{
return a + b;
}
double plusd(double a, double b)
{
return (a + b) * _n;
}
private:
int _n;
};
int main()
{
function<int(int, int)>f1 = f;
function<int(int, int)>f2 = Functor();
function<int(int, int)>f3 = [](int a, int b) {return a + b; };
cout << f1(1, 1) << endl;
cout << f2(1, 1) << endl;
cout << f3(1, 1) << endl;
//包装静态成员函数
//成员函数要指定类域且前面加&才能获得地址
function<int(int, int)>f4 = &Plus::plusi;
cout << f4(1, 1) << endl;
//包装普通成员函数
//普通成员函数还有一个隐含的this指针参数,所以绑定时传对象的指针或者对象都ok
function<double(Plus*, double, double)>f5 = &Plus::plusd;
Plus pd;
cout << f5(&pd, 1.1, 1.1) << endl;
function<double(Plus, double, double)>f6 = &Plus::plusd;
cout << f6(pd, 1.1, 1.1) << endl;
cout << f6(Plus(), 1.1, 1.1) << endl;//匿名对象,不用再定义pd对象
function<double(Plus&&, double, double)>f7 = &Plus::plusd;
cout << f6(move(pd), 1.1, 1.1) << endl;
cout << f6(Plus(), 1.1, 1.1) << endl;//匿名对象.匹配右值引用
return 0;
}下⾯的这个代码样例展示了 std::function 作为map的参数,实现字符串和可调⽤对象的映射表功能。
https://leetcode.cn/problems/evaluate-reverse-polish-notation 逆波兰表达式
class Solution {
public:
int evalRPN(vector<string>& tokens)
{
// stack<int>s;
// for(auto e:tokens)
// {
// if(e=="+"||e=="-"||e=="*"||e=="/")
// {
// int right=s.top();
// s.pop();
// int left=s.top();
// s.pop();
// if(e=="+")s.push(left+right);
// if(e=="-")s.push(left-right);
// if(e=="*")s.push(left*right);
// if(e=="/")s.push(left/right);
// }
// else
// {
// s.push(stoi(e));
// }
// }
// return s.top();
//法2:
stack<int>s;
map<string,function<int(int,int)>>opfunmap={
{"+",[](int x,int y){return x+y;}},
{"-",[](int x,int y){return x-y;}},
{"*",[](int x,int y){return x*y;}},
{"/",[](int x,int y){return x/y;}}
};
for(auto e:tokens)
{
if(opfunmap.count(e))
{
int r=s.top();
s.pop();
int l=s.top();
s.pop();
int ret= opfunmap[e](l,r);
s.push(ret);
}
else{
s.push(stoi(e));
}
}
return s.top();
}
};4.2 bind

bind 是⼀个函数模板,它也是⼀个可调⽤对象的包装器,可以把他看做⼀个函数适配器,对接收 的fn可调⽤对象进⾏处理后返回⼀个可调⽤对象。 bind 可以⽤来调整参数个数和参数顺序。 bind 也在这个头⽂件中。
• 调⽤bind的⼀般形式: auto newCallable = bind(callable,arg_list); 其中 newCallable本⾝是⼀个可调⽤对象,arg_list是⼀个逗号分隔的参数列表,对应给定的callable的 参数。当我们调⽤newCallable时,newCallable会调⽤callable,并传给它arg_list中的参数。
• arg_list中的参数可能包含形如_n的名字,其中n是⼀个整数,这些参数是占位符,表示 newCallable的参数,它们占据了传递给newCallable的参数的位置。数值n表⽰⽣成的可调⽤对象 中参数的位置:_1为newCallable的第⼀个参数,_2为第⼆个参数,以此类推。_1/_2/_3....这些占 位符放到placeholders的⼀个命名空间中。
#include<functional>
using placeholders::_1;
using placeholders::_2;
using placeholders::_3;
int Sub(int a, int b)
{
return (a - b) * 10;
}
int Subx(int a, int b,int c)
{
return (a - b-c) * 10;
}
class Plus
{
public:
static int plusi(int a, int b)
{
return a + b;
}
double plusd(double a, double b)
{
return a + b;
}
};
int main()
{
auto sub1 = bind(Sub, _1, _2);
cout << sub1(10, 5) << endl;//输出50
// bind 本质返回的⼀个仿函数对象
// 调整参数顺序(不常⽤)
// _1代表第⼀个实参
// _2代表第⼆个实参
// ...
//function<int(int, int)>f1 = bind(Sub, _1, _2);
auto sub2 = bind(Sub, _2, _1);
cout << sub2(10, 5) << endl;//输出-50
//调整参数个数(常用)
auto sub3 = bind(Sub, 100, _1);
cout << sub3(5) << endl;//绑死了a=100;
auto sub4 = bind(Sub, _1, 100);
cout << sub4(5) << endl;//绑死了b=100
//分别绑死第123个参数
auto sub5 = bind(Subx, 100, _1, _2);
auto sub6= bind(Subx, _1, 100, _2);
auto sub6 = bind(Subx, _1, _2,100);
//成员函数对象继续绑定,就不用每次传了
function<double(Plus&&, double, double)>f6 = &Plus::plusd;
Plus pd;
cout << f6(move(pd), 1.1, 1.1) << endl;
cout << f6(Plus(), 1.1, 1.1) << endl;//匿名对象.匹配右值引用
//bind直接绑死
function<double( double, double)>f7 = bind(&Plus::plusd, Plus(), _1, _2);
auto fun = [](double rate, double money, int year)
{
double ret = money;
for (int i = 0; i < year; i++)
{
ret = ret * rate + ret;
}
return ret - money;
};
function<double(double)>f1 = bind(fun, 0.015, _1, 3);
function<double(double)>f2 = bind(fun, 0.015, _1, 5);
//....
return 0;
}到此这篇关于C++11新特性全解析新的类功能、lambda、包装器详解的文章就介绍到这了,更多相关C++11 lambda、包装器内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!
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