C++11新特性（1）

一 C++ 11介绍

在2003年C++标准委员会曾经提交了一份技术勘误表(简称TC1)，使得C++03这个名字已经取代了 C++98称为C++11之前的最新C++标准名称。不过由于C++03(TC1)主要是对C++98标准中的漏洞进行修复，语言的核心部分则没有改动，因此人们习惯性的把两个标准合并称为C++98/03标准。 从C++0x到C++11，C++标准10年磨一剑，第二个真正意义上的标准珊珊来迟。相比于 C++98/03，C++11则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。相比较而言， C++11能更好地用于系统开发和库开发、语法更加泛华和简单化、更加稳定和安全，不仅功能更加强大，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。C++11增加的语法特性非常篇幅非常多，我们这里没办法一 一讲解，所以本节课程 主要讲解实际中比较实用的语法。

以下链接为C++11的文档，大家若有需要或则感兴趣可以看看文档，链接：https://en.cppreference.com/w/cpp/11

小故事：

1998年是C++标准委员会成立的第一年，本来计划以后每5年视实际需要更新一次标准，C++国际标准委员会在研究C++ 03的下一个版本的时候，一开始计划是2007年发布，所以最初这个标准叫 C++ 07。但是到06年的时候，官方觉得2007年肯定完不成C++ 07，而且官方觉得2008年可能也完不成。最后干脆叫C++ 0x。x的意思是不知道到底能在07还是08还是09年完成。结果2010年的时候也没完成，最后在2011年终于完成了C++标准。所以最终定名为C++11。

二  列表初始化

2.1 C++98传统的{}

C++98中⼀般数组和结构体可以⽤{}进⾏初始化。

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;
}

2.2 C++11中的{}

1 C++11以后想统⼀初始化⽅式，试图实现⼀切对象皆可⽤{}初始化，{}初始化也叫做列表初始化。

2 内置类型⽀持，⾃定义类型也⽀持，⾃定义类型本质是类型转换，中间会产⽣临时对象，最后优了以后变成直接构造。

3 {}初始化的过程中，可以省略掉=

4 C++11列表初始化的本意是想实现⼀个⼤统⼀的初始化⽅式，其次他在有些场景下带来的不少便利，如容器push/inset多参数构造的对象时，{}初始化会很⽅便

代码测试：

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
struct Point
{
	int _x;
	int _y;
};
class Date
{
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
		:_year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
	{
		cout << "Date(int year, int month, int day)" << endl;
	}
	Date(const Date& d)
		:_year(d._year)
		, _month(d._month)
		, _day(d._day)
	{
		cout << "Date(const Date& d)" << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

// ⼀切皆可⽤列表初始化，且可以不加=

int main()
{
	// C++98⽀持的
	int a1[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	int a2[5] = { 0 };
	Point p = { 1, 2 };
	// C++11⽀持的
	// 内置类型⽀持
	int x1 = { 2 };
	// ⾃定义类型⽀持
	// 这⾥本质是⽤{ 2025, 1, 1}构造⼀个Date临时对象
	// 临时对象再去拷⻉构造d1，编译器优化后合⼆为⼀变成{ 2025, 1, 1}直接构造初始化d1
	// 运⾏⼀下，我们可以验证上⾯的理论，发现是没调⽤拷⻉构造的
	Date d1 = { 2025, 1, 1 };
	// 这⾥d2引⽤的是{ 2024, 7, 25 }构造的临时对象
	const Date& d2 = { 2024, 7, 25 };
	// 需要注意的是C++98⽀持单参数时类型转换，也可以不⽤{}
	Date d3 = { 2025 };
	Date d4 = 2025;
	// 可以省略掉=
	Point p1{ 1, 2 };
	int x2{ 2 };
	Date d6{ 2024, 7, 25 };
	const Date& d7{ 2024, 7, 25 };
	// 不⽀持，只有{}初始化，才能省略=
	// Date d8 2025;
	vector<Date> v;
	v.push_back(d1);
	v.push_back(Date(2025, 1, 1));
	// ⽐起有名对象和匿名对象传参，这⾥{}更有性价⽐
	v.push_back({ 2025, 1, 1 });
	return 0;
}

2.3 C++11中的std::initializer_list

1 上⾯的初始化已经很⽅便，但是对象容器初始化还是不太⽅便，⽐如⼀个vector对象，我想⽤N个值去构造初始化，那么我们得实现很多个构造函数才能⽀持， vector<int> v1 =

{1,2,3};vector<int> v2 = {1,2,3,4,5};

2 C++11库中提出了⼀个std::initializer_list的类， auto il = { 10, 20, 30 }; // the

type of il is an initializer_list ，这个类的本质是底层开⼀个数组，将数据拷⻉

过来，std::initializer_list内部有两个指针分别指向数组的开始和结束。

3 这是他的⽂档： initializer_list - C++ Reference，std::initializer_list⽀持迭代器遍历。

4 容器⽀持⼀个std::initializer_list的构造函数，也就⽀持任意多个值构成的 {x1,x2,x3...} 进⾏

初始化。STL中的容器⽀持任意多个值构成的 {x1,x2,x3...} 进⾏初始化，就是通过

std::initializer_list的构造函数⽀持的。

// STL中的容器都增加了⼀个initializer_list的构造
vector (initializer_list<value_type> il, const allocator_type& alloc =
allocator_type());
list (initializer_list<value_type> il, const allocator_type& alloc =
allocator_type());
map (initializer_list<value_type> il,const key_compare& comp =
key_compare(),const allocator_type& alloc = allocator_type());

代码测试：

// 容器的赋值也⽀持initializer_list的版本
vector& operator= (initializer_list<value_type> il);
map& operator= (initializer_list<value_type> il);
//.......
#include<iostream>
#include<vector>
#include<string>
#include<map>
using namespace std;
int main()
{
	std::initializer_list<int> mylist;
	mylist = { 10, 20, 30 };
	cout << sizeof(mylist) << endl;
	// 这⾥begin和end返回的值initializer_list对象中存的两个指针
	// 这两个指针的值跟i的地址跟接近，说明数组存在栈上
	int i = 0;
	cout << mylist.begin() << endl;
	cout << mylist.end() << endl;
	cout << &i << endl;
	// {}列表中可以有任意多个值
	// 这两个写法语义上还是有差别的，第⼀个v1是直接构造，
	// 第⼆个v2是构造临时对象+临时对象拷⻉v2+优化为直接构造
	vector<int> v1({ 1,2,3,4,5 });
	vector<int> v2 = { 1,2,3,4,5 };
	const vector<int>& v3 = { 1,2,3,4,5 };
	// 这⾥是pair对象的{}初始化和map的initializer_list构造结合到⼀起⽤了
	map<string, string> dict = { {"sort", "排序"}, {"string", "字符串"} };
	// initializer_list版本的赋值⽀持
	v1 = { 10,20,30,40,50 };
	return 0;
}

三 lambda

3.1 lambda表达式语法

1 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。

2 lambda表达式的格式： [capture-list] (parameters)-> return type {

function boby }

3 [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。

4 (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

5 ->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。

6 {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。

代码测试：

#include<iostream>
int main()
{
	// ⼀个简单的lambda表达式
	auto add1 = [](int x, int y)->int {return x + y; };
	std::cout << add1(1, 2) << std::endl;
	// 1、捕捉为空也不能省略
	// 2、参数为空可以省略
	// 3、返回值可以省略，可以通过返回对象⾃动推导
	// 4、函数题不能省略
	auto func1 = []
		{
			std::cout << "hello world" << std::endl;
			return 0;
		};
	func1();
	int a = 0, b = 1;
	auto swap1 = [](int& x, int& y)
		{
			int tmp = x;
			x = y;
			y = tmp;
		};
	swap1(a, b);
	std::cout << a << ":" << b << std::endl;
	return 0;
}

3.2 捕捉列表

1 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

2 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。

3 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。

4 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。

5 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。

6 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)。

代码测试：

#include<iostream>
using namespace std;
int x = 0;
// 捕捉列表必须为空，因为全局变量不⽤捕捉就可以⽤，没有可被捕捉的变量
auto func1 = []()
	{
		x++;
	};
int main()
{
	// 只能⽤当前lambda局部域和捕捉的对象和全局对象
	int a = 0, b = 1, c = 2, d = 3;
	auto func1 = [a, &b]
		{
			// 值捕捉的变量不能修改，引⽤捕捉的变量可以修改
			//a++;
			b++;
			int ret = a + b;
			return ret;
		};
	cout << func1() << endl;
	// 隐式值捕捉
	// ⽤了哪些变量就捕捉哪些变量
	auto func2 = [=]
		{
			int ret = a + b + c;
			return ret;
		};
	cout << func2() << endl;
	// 隐式引⽤捕捉
	// ⽤了哪些变量就捕捉哪些变量
	auto func3 = [&]
		{
			a++;
			c++;
			d++;
		};
	func3();
	cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;
	// 混合捕捉1
	auto func4 = [&, a, b]
		{
			//a++;
			//b++;
			c++;
			d++;
			return a + b + c + d;
		};
	func4();
	cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;
	// 混合捕捉1
	auto func5 = [=, &a, &b]
		{
			a++;
			b++;
			/*c++;
			d++;*/
			return a + b + c + d;
		};
	func5();
	cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;
	// 局部的静态和全局变量不能捕捉，也不需要捕捉
	static int m = 0;
	auto func6 = []
		{
			int ret = x + m;
			return ret;
		};
	// 传值捕捉本质是⼀种拷⻉,并且被const修饰了
	// mutable相当于去掉const属性，可以修改了
	// 但是修改了不会影响外⾯被捕捉的值，因为是⼀种拷⻉
	auto func7 = [=]()mutable
		{
			a++;
			b++;
			c++;
			d++;
			return a + b + c + d;
		};
	cout << func7() << endl;
	cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;
	return 0;
}

3.3 lambda的应用

1 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。

2 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

实例代码：

#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
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 } };
	// 类似这样的场景，我们实现仿函数对象或者函数指针⽀持商品中
	// 不同项的⽐较，相对还是⽐较⿇烦的，那么这⾥lambda就很好⽤了
	sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess());
	sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());
	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;
		});
	return 0;
}

3.4 lamdba的原理

1 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。

2 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。

#include<iostream>
using namespace std;
class Rate
{
public:
	Rate(double rate)
		: _rate(rate)
	{
	}
	double operator()(double money, int year)
	{
		return money * _rate * year;
	}
private:
	double _rate;
};
int main()
{
	double rate = 0.49;
	// lambda
	auto r2 = [rate](double money, int year) {
		return money * rate * year;
		};
	// 函数对象
	Rate r1(rate);
	r1(10000, 2);
	r2(10000, 2);
	auto func1 = [] {
		cout << "hello world" << endl;
		};
	func1();
	return 0;
}

 

 结语

C++11总体来说我们只需要了解他的语法是怎么用的，一些新型的特性是需要我们不断地取练习才能形成熟能生巧的，本节还只是做了一部分介绍，下一节我会介绍另一小部分。