[GeekBand] 探讨C++新标准之新语法——C++ 11~14
2016-09-19 18:02
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一、 可变参数模板(Variadic Templates)
在C++11中,出现了参数数目可变的模板,这部分在之前C++高级编程的时候就有学习到。其实,在C中就有类似的设定。最常用的printf(),就是一个采用了一个…类型的可变参数。…类型的参数代表是一个参数组。
int sumi(int c, ...)
{
va_list ap;
va_start(ap, c);
int i;
int sum = c;
c = va_arg(ap, int);
while (0 != c)
{
sum = sum + c;
c = va_arg(ap, int);
}
return sum;
}
在C中的…参数可以用va_list,va_start,va_arg等宏定义进行操作,其中va_arg()代表取值并进行指针的偏移;这种方式要求参数的类型必须能够得知。对于上例,即给定了参数就是int型;对于printf,则是通过一个字符串参数确定了有多少个变量。
那么在C++中的…称为Pack(包);正如之前在高级编程时介绍的一样,通常采用递归的方式进行参数调用。
void print() {}
template < typename T, typename… Types > void print(const T & firstArg,
const Types & …args) {
cout << firstArg << endll;
print(args…);
}
在这里和之前版本的Package不同,非常神奇的一点是,我们不再需要使用偏移量。也就是说,我们在使用的时候根本不需要知道Pack里边的参数类型是什么。
在C++11中提出了一个新的数据类型tuple(元祖),就是利用了新的…实现的:
template < typename Head, typename...Tail > class tuple < Head, Tail... > : private tuple < Tail... > {
typedef tuple < Tail... > inherited;
public:
tuple() {}
tuple(Head, Tail...vtail): m_head(v), inherited(vtail...) {} //看第二行,inherited(vtail…)实际上是初始化父类对象
typename Head head() {
return m_head;
}
inherited & tail() {
return *this;
} //这个地方充分利用了递归继承的关系,只要指向自己的指针转型为指向自己父类的指针,那么就可以得到尾部(因为尾部就是当前对象的父类对象)
protected:
Head m_head;
};
这个用法又非常的巧妙,Tuple继承自比自己少了Head参数的Tuple;称之为递归继承关系,如下图中的类图:
提出几个原则,适用于…的使用:
1. <T a,Types… b>比<Types… a>更特化;同时存在时,<Types… a>永远不会被调用;
2. 注意递归的使用方法,例如求一组数据的最大值,就可以采用
int maximum(int n, types… args) {
return max(x, maximum(args…))
};
3.可以通过给模板参数加变量成员(即<int X,typename Y>这种类型)如int来进行计数,可以知道处理到了什么位置。
4. 可以使用递归继承和递归组合的方式。
二、 两个新的关键字nullptr & auto
1. nullptr
nullptr对象是一个空的指针,类型是nullptr_t;在C++11之前,一直是使用0(NULL就是0的一种宏定义)来代表空指针。在C++11中引入了nullptr,这一方面提高了代码可读性,另一方面使fun(int)和fun(void*)这种重载成为可能;2. auto
自动推导返回值类型,编译器本身是有类型检查的功能的。C++11的auto就是在类型检查的时候才决定到底是什么类型,而不是像之前的编译器,检查左右是否一致。建议是指使用在类型特别长或者特别难写的情况,否则会降低可读性。
还有一种情况是lambda表达式经常使用auto关键字
auto I = [](int x)-> bool { /*…*/ }
三、 初始化列表
1.通用初始化方法
在之前,初始化的时候如果调用构造函数,则要使用小括号;如果是创建对象数组,则要使用大括号。而在C++11中,我们可以使用大括号进行所有的初始化操作,包括诸如int values[] {1,2,3}及complex<double> c{4,3} [等价于c(4,3)].其内部时进行了一个Initializer List的转化,关于initializer list的信息见下一节。必须提出的是,作为数组进行初始化时,大括号中的参数是一个一个传给变量进行初始化的,并不能提供多个的初始化。
2.std::initializer_list<>
#include < iostream > #include < stdio.h >
#include < algorithm >
#include < functional >
using namespace std;
class Print: public binary_function <
const char * , int, void > {
public: void operator()(const char * p, int a) const {
cout << a << ' ';
}
};
class P {
public: P(int a, int b) {
cout << "P(int,int),a=" << a << ",b=" << b << endl;
}
P(initializer_list < int > initlist) {
cout << "P(initializer_list<int>),values= ";
for_each(initlist.begin(), initlist.end(), bind1st(Print(), "%d "));
cout << endl;
}
};
int main() {
P p {
77, 5
};
P q(77, 5);
}
创建p时会适配到初始化列表为参数;而创建q时则会适配到以两个int为参数。注意即使没有initializer_list版本的构造器,编译一样可以通过,因为发生了initializer_list的自动类型转换。
3.initializer_list源码分析
template<class _E>class initializer_list
{
const _E* __array;
size_t __len;
// The compiler can call a private constructor.
initializer_list(const _E* __a, size_t __l)
: __array(__a), __len(__l) { }
public:
initializer_list()
: __array(NULL), __len(0) { }
// Number of elements.
size_t size() const
{ return __len; }
// First element.
const _E* begin() const
{ return __array; }
// One past the last element.
const _E* end() const
{ return begin() + size(); }
};
}
Initializer内部使用array数据结构的迭代器(指针),但他并不内含一个array,可以视作是一个浅拷贝。在C++11的标准库中,所有的容器都添加了使用initializer_list的版本。
诸如max()之类的函数也添加了接受Initializer_list的版本。以前,max只能进行两个值的比较;而现在,可以采用类似于max({1,2,3,4,5})之类的表达方式进行任意参数的比较。
4. 由于初始化列表带来的explicit关键字用法的变化
在C++11之前,explicit关键字只能用于构造函数具有一个实参,有这样的情况:class Complex {
int real, imag;
explicit Complex(int re, int im = 0): real(re), imag(im) {}
Complex operator + (const Complex & x) {
return Complex((real + x.real), (imag + x.imag));
}
};
int main() {
Complex a(0, 1);
Complex b = a + 1; //error,explicit
}
四、 新的for语法
for (decl: coll) { Statement;
}
类似于python的for语法,decl指向coll容器的每一个元素,直到容器尾。如果你想对容器中的元素进行修改,可以采用传引用的方法,如下例:
for (auto & elem: vec) {
elem += 3;
}
也可以是向量组中的每一个元素都能作为单参构造的参数,其实就是通过构造函数实现的自动类型转换。
五、保留默认函数的方法
一般情况下,当我们创建了构造函数,拷贝构造函数,赋值操作的情况时候,默认的函数就会自动消失。现在,C++11允许我们使用=default和=delete两个关键字声明来保留或删除原有的,如下例:Zoo(const Zoo & ) = delete; //删除已经存在的版本,可能是编译器给的或自己写的;
Zoo(const Zoo & ) = default; //采用默认定义,对于构造函数,就是保留无参构造。
右值引用(C++11引入)也可以使用这两个关键字,右值引用的知识在之后介绍。
在使用这两个关键字时,其能否通过编译,关键就是看是否有二义性,或是否有先定义了再=delete的情形(在这种情形下,你先已经定义了一个函数,然后又说要删除这个函数,编译器会不知所措)
利用=delete,可以实现不允许拷贝构造的类。在Singleton设计模式,原来是采用了一个私有的拷贝构造函数,现在我们有了新的方法。
六、别名(Alias)(using新用法)
1. 模板别名
在C++11之后,using有了新的用法:template < typename T >
using Vec = std::vector < T, MyAlloc < T >> ;
用宏是达不到这样的效果的 。
在之前提及过的模板模板参数中,也涉及到了using的用法。使用模板模板参数的方法编译器无法调用向量参数的默认值,而每一个容器都有一个默认的第二参数,即内存分配器;具体写法在笔者《C++高级编程》笔记中有涉及到,不再重复讲述。
2. 类型别名(与typedef相似)
以下两条语句等价:typedef void( * p)(int, int);
using func = void( * )(int, int);
第二种方式(新的)提高了可读性。
七、无异常声明noexcept
void foo() noexcept; 表示foo不再抛出异常。我们知道,C++的异常处理是逐级上报的形式,那么这种情况下也就是说,如果foo()内部发生了异常,异常只在foo内部处理,如果foo处理不了,就直接中断程序(否则则会一直抛到main才退出程序)。这提高了异常处理的效率。
需要注意的是,右值引用的移动语义构造和赋值必须有noexpect声明。
八、关于继承的两个关键字
1.override
Struct Base { virtual void vfunc(float) {}
};
Struct Derived1: base {
virtual void vfunc(int) {}
};
有时候难免会发生写错的情况,如上例,我们本想复写这一虚函数,不过不小心写错了。
在C++11中添加了一个安全检查关键字 override:
Struct Derived1: base {
virtual void vfunc(int) override {}
};
这样如果你写下来override,则相当于告诉编译器自己要复写,编译器发现没有match会报错。
2.final
用于虚函数中,高速编译器,这个类或是这个虚函数不再允许派生或复写。例如:struct Base final{…};
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