C++之旅-C++11的深度剖析(1)
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2.3 C++11中的std::initializer_list
前言/背景
随着现代软件开发的快速发展，编程语言也在不断进化，C++ 作为一种功能强大的编程语言，已经经历了多个版本的更新，每一次版本的发布都为开发者带来了新的特性和功能。C++11 是 C++ 语言的一个重要版本，它于 2011 年正式发布，并引入了许多全新的特性，极大地提升了代码的效率、可读性以及程序的执行性能。
C++11 的发布不仅对 C++ 开发者来说是一次重大提升，它还为整个编程社区提供了更加现代化的编程工具。从增强的类型推断到智能指针，从并发编程的支持到对Lambda表达式的引入，C++11 使得开发者在编写高效且可维护的代码时拥有了更多的选择。
然而，C++11 的变化不仅仅体现在语法层面，它还在性能优化和多线程编程上做出了许多贡献，这使得 C++ 成为更加强大和灵活的语言，尤其适用于复杂的系统级应用、图形处理和高性能计算等领域。
在这篇博客中，我们将深入探讨 C++11 的一些核心特性，并通过实际示例帮助大家理解它们的应用场景和优势。如果你是 C++ 的开发者，或者对 C++11 的新特性感兴趣，那么这篇博客将帮助你更好地掌握这个版本的精髓，并将其应用到实际开发中去。
1.C++11的发展历史
C++11 是 C++ 的第二个主要版本，并且是从 C++98 起的最重要更新。它引入了大量更改，标准化了既有实践，并改进了对 C++ 程序员可用的抽象。在它最终由 ISO 在 2011 年 8 月 12 日采纳前，人们曾使用名称“C++0x”，因为它曾被期待在 2010 年之前发布。C++03 与 C++11 期间花了 8 年时间，故而这是迄今为止最长的版本间隔。从那时起，C++ 有规律地每 3 年更新一次。
2.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{}
• 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。• 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，最后优化了以后变成直接构造。• {}初始化的过程中，可以省略掉=• 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
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #include<iostream> #include<vector> using namespace std; struct P{ int a; int b; }; class Date { public: Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1) :_year(year) , _month(month) , _day(day) { cout << "Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)" << 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; }; int main() { // //C++98支持 int a[]={1,2,3,4,5}; int a2[5] = { 0 }; P 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 // // // 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= P 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= 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
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};• C++11库中提出了一个std::initializer_list的类， auto il = { 10, 20, 30 }; // thetype of il is an initializer_list ，这个类的本质是底层开一个数组，将数据拷贝过来，std::initializer_list内部有两个指针分别指向数组的开始和结束。• 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。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #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; }3.右值引用
3.1 左值和右值
• 左值是一个表示数据的表达式(如变量名或解引用的指针)，一般是有持久状态，存储在内存中，我们可以获取它的地址 ，左值可以出现赋值符号的左边，也可以出现在赋值符号右边。定义时const 修饰符后的左值，不能给他赋值，但是可以取它的地址。
int main() { int* p = new int(0); *p = 10; int c = 1; const int b = c; string s = "hello"; string s1("world"); /*cout << *p << endl;*/ cout << &p << endl; cout << &b << endl; cout << &s << endl; cout << &s1 << endl; cout << (void*) & s1[0] << endl; return 0; }
右值也是一个表示数据的表达式，要么是字面值常量、要么是表达式求值过程中创建的临时对象等，右值可以出现在赋值符号的右边，但是不能出现出现在赋值符号的左边， 右值不能取地址。
// 右值：不能取地址 double x = 1.1, y = 2.2; // 以下⼏个10、x + y、fmin(x, y)、string("11111")都是常⻅的右值 10; x + y; fmin(x, y); string("11111"); cout << &10 << endl; cout << &(x+y) << endl; cout << &(fmin(x, y)) << endl; cout << &string("11111") << endl;
值得一提的是，左值的英文简写为lvalue，右值的英文简写为rvalue。传统认为它们分别是leftvalue、right value 的缩写。现代C++中，lvalue 被解释为loactor value的缩写，可意为存储在内存中、有明确存储地址可以取地址的对象，而 rvalue 被解释为 read value，指的是那些可以提供数据值，但是不可以寻址，例如：临时变量，字面量常量，存储于寄存器中的变量等， 也就是说左 值和右值的核心区别就是能否取地址。
3.2 左值引用和右值引用
1.Type& r1 = x; Type&& rr1 = y; 第一个语句就是左值引用，左值引用就是给左值取别名，第二个就是右值引用，同样的道理，右值引用就是给右值取别名。
int main() { // 左值：可以取地址 // 以下的p、b、c、*p、s、s[0]就是常⻅的左值 int* p = new int(0); int b = 1; const int c = b; *p = 10; string s("111111"); s[0] = 'x'; double x = 1.1, y = 2.2; //左值引用给左值取别名 int& r1 = b; int *&r2 = p; int &r3 = *p; string& r4 = s; char &r5 = s[0]; return 0; }右值引用给右值取别名
int && rr1= 10; int && rr2 = x + y; double && rr3 = fmin(x, y); string && rr4 = string("11111");2.左值引用不能直接引用右值，但是const左值引用可以引用右值
//const左值引用可以引用右值 const int& rr5 = 10; const int& rr6 = x + y; const double& rr7 = fmin(x, y); const string& rr8 = string("11111");3.右值引用不能直接引用左值，但是右值引用可以引用move(左值)
//右值引用move左值 int&&rrx1= move(b); int*&&rrx2= move(p); int&&rrx3= move(*p); string&&rrx4= move(s); char&&rrx5= move(s[0]);4.template <class T> typename remove_reference<T>::type&& move (T&&arg); move是库里面的一个函数模板，本质内部是进行强制类型转换，当然他还涉及一些引总折叠的知识，这个后面会细讲。5. 需要注意的是变量表达式都是左值属性，也就意味着一个右值被右值引用绑定后，右值引用变量变量表达式的属性是左值
// b、r1、rr1都是变量表达式，都是左值 cout<<&b<<endl; cout<<&r1<<endl; cout << &rr1 << endl; // 这⾥要注意的是，rr1的属性是左值，所以不能再被右值引⽤绑定，除⾮move⼀下 int& r6 = r1; //int&& rrx6 = rr1;--报错 int&& rrx6 = move(rr1);3.3 引用延长生命周期
右值引用可用于为临时对象延长生命周期，const 的左值引用也能延长临时对象生存期，但这些对象无法被修改。
int main() { string s1="hello"; //string&& s2 = s1;//不能右值引用绑定左值 const string& s2 = s1 + s1; // OK：到 const 的左值引⽤延⻓⽣存期 // r2 += "Test"; // 错误：不能通过到 const 的引⽤修改 string&& r3 = s1 + s1; // OK：右值引⽤延⻓⽣存期 r3 += "Test"; // OK：能通过到⾮ const 的引⽤修改 cout << r3 << '\n'; return 0; }3.4 左值和右值的参数匹配
1.C++98中，实现一个const左值引用作为参数的函数，那么实参传递左值和右值都可以匹配。2. C++11以后，分别重载左值引用、const左值引用、右值引用作为形参的f函数，那么实参是左值会匹配f(左值引用)，实参是const左值会匹配f(const 左值引用)，实参是右值会匹配f(右值引用)。注意右值引用变量在用于表达式时属性是左值，这个设计这里会感觉跟怪，下一博客讲右值引用的使用场景时，就能体会这样设计的价值了
void fun1(int& x) { cout<< "左值引用重载func1(int&x)" << endl; } void fun1(int&& x) { cout << "右值引用重载func1(int&&x)" << endl; } void fun1(const int& x) { cout << "左值引用重载func2(const int&x)" << endl; } int main() { int x = 10; const int y = x; fun1(x); fun1(10); // 如果没有 fun1(int&&) 重载则会调⽤ fun1(const int&) fun1(y); // 右值引⽤变量在⽤于表达式时是左值 int&& r = 10; fun1(r); fun1(move(r)); return 0; }
结束语
本节内容就到此结束了，C++11的知识还有很多，下篇博客我们将详细讲解右值引用和移动语义的应用！！！
