C++--C++11

1. C++11简介

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

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。

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。

2. 统一的列表初始化

2.1 ｛｝初始化

在C++98中，标准允许使用花括号{}对数组或者结构体元素进行统一的列表初始值设定。比如：

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;
}

C++11扩大了用大括号括起的列表(初始化列表)的使用范围，使其可用于所有的内置类型和用户自

定义的类型， 使用初始化列表时，可添加等号 (=) ，也可不添加。

struct Point
{int _x;int _y;
};
int main()
{int x1 = 1;int x2{ 2 };int array1[]{ 1, 2, 3, 4, 5 };int array2[5]{ 0 };Point p{ 1, 2 };// C++11中列表初始化也可以适用于new表达式中int* pa = new int[4]{ 0 };return 0;
}

创建对象时也可以使用列表初始化方式调用构造函数初始化

class Date
{
public:Date(int year, int month, int day):_year(year),_month(month),_day(day){cout << "Date(int year, int month, int day)" << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{Date d1(2022, 1, 1); // old style// C++11支持的列表初始化，这里会调用构造函数初始化Date d2{ 2022, 1, 2 };Date d3 = { 2022, 1, 3 };return 0;
}

2.2 std::initializer_list

std::initializer_list的介绍文档： http://www.cplusplus.com/reference/initializer_list/initializer_list/

std::initializer_list是什么类型：

int main()
{// the type of il is an initializer_list auto il = { 10, 20, 30 };cout << typeid(il).name() << endl;return 0;
}

std::initializer_list 使用场景：

std::initializer_list一般是作为构造函数的参数，C++11对STL中的不少容器就增加

std::initializer_list作为参数的构造函数，这样初始化容器对象就更方便了。也可以作为operator=

的参数，这样就可以用大括号赋值。

http://www.cplusplus.com/reference/list/list/list/

http://www.cplusplus.com/reference/vector/vector/vector/

http://www.cplusplus.com/reference/map/map/map/

http://www.cplusplus.com/reference/vector/vector/operator=/

int main()
{vector<int> v = { 1,2,3,4 };list<int> lt = { 1,2 };// 这里{"sort", "排序"}会先初始化构造一个pair对象map<string, string> dict = { {"sort", "排序"}, {"insert", "插入"} };
// 使用大括号对容器赋值
v = {10, 20, 30};return 0;
}

让模拟实现的 vector 也支持 {} 初始化和赋值

namespace bit
{
template<class T>
class vector {
public:typedef T* iterator;vector(initializer_list<T> l){_start = new T[l.size()];_finish = _start + l.size();_endofstorage = _start + l.size();iterator vit = _start;typename initializer_list<T>::iterator lit = l.begin();while (lit != l.end()){*vit++ = *lit++;}//for (auto e : l)//   *vit++ = e;}vector<T>& operator=(initializer_list<T> l) {vector<T> tmp(l);std::swap(_start, tmp._start);std::swap(_finish, tmp._finish);std::swap(_endofstorage, tmp._endofstorage);return *this;}
private:iterator _start;iterator _finish;iterator _endofstorage;};
}

3. 声明

c++11提供了多种简化声明的方式，尤其是在使用模板时。

3.1 auto

在C++98中auto是一个存储类型的说明符，表明变量是局部自动存储类型，但是局部域中定义局

部的变量默认就是自动存储类型，所以auto就没什么价值了。 C++11 中废弃 auto 原来的用法，将

其用于实现自动类型腿断。这样要求必须进行显示初始化，让编译器将定义对象的类型设置为初

始化值的类型。

int main()
{
int i = 10;
auto p = &i;
auto pf = strcpy;
cout << typeid(p).name() << endl;
cout << typeid(pf).name() << endl;
map<string, string> dict = { {"sort", "排序"}, {"insert", "插入"} };
//map<string, string>::iterator it = dict.begin();
auto it = dict.begin();
return 0;
}

3.2 decltype

关键字decltype将变量的类型声明为表达式指定的类型。

// decltype的一些使用使用场景
template<class T1, class T2>
void F(T1 t1, T2 t2)
{
decltype(t1 * t2) ret;
cout << typeid(ret).name() << endl;
}
int main()
{
const int x = 1;
double y = 2.2;
decltype(x * y) ret; // ret的类型是double
decltype(&x) p;      // p的类型是int*
cout << typeid(ret).name() << endl;
cout << typeid(p).name() << endl;
F(1, 'a');
return 0;
}

3.3 nullptr

由于C++中NULL被定义成字面量0，这样就可能回带来一些问题，因为0既能指针常量，又能表示

整形常量。所以出于清晰和安全的角度考虑，C++11中新增了nullptr，用于表示空指针。

#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL   0
#else
#define NULL   ((void *)0)
#endif
#endif

4 范围for循环

这个因为比较简单，这里就不进行讲解了

vector<int> a;
for(auto e:a){cout<<e<<endl;
}

5 智能指针

这个我们在后面的内容会进行非常详细的讲解，这里就不进行讲解了，

6 STL 中一些变化

新容器

用橘色圈起来是C++11中的一些几个新容器，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。

容器中的一些新方法

如果我们再细细去看会发现基本每个容器中都增加了一些C++11的方法，但是其实很多都是用得

比较少的。

比如提供了cbegin和cend方法返回const迭代器等等，但是实际意义不大，因为begin和end也是

可以返回const迭代器的，这些都是属于锦上添花的操作。

实际上C++11更新后，容器中增加的新方法最好用的插入接口函数的右值引用版本：

http://www.cplusplus.com/reference/vector/vector/emplace_back/

http://www.cplusplus.com/reference/vector/vector/push_back/

http://www.cplusplus.com/reference/map/map/insert/

http://www.cplusplus.com/reference/map/map/emplace/

但是这些接口到底意义在哪？网上都说他们能提高效率，他们是如何提高效率的？

7 右值引用和移动语义

7.1 左值引用和右值引用

传统的C++语法中就有引用的语法，而C++11中新增了的右值引用语法特性，所以从现在开始我们

之前学习的引用就叫做左值引用。 无论左值引用还是右值引用，都是给对象取别名。

什么是左值？什么是左值引用？

左值是一个表示数据的表达式(如变量名或解引用的指针)， 我们可以获取它的地址 + 可以对它赋

值，左值可以出现赋值符号的左边，右值不能出现在赋值符号左边。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。左值引用就是给左值的引用，给左值取别名。

int main()
{
// 以下的p、b、c、*p都是左值
int* p = new int(0);
int b = 1;
const int c = 2;
// 以下几个是对上面左值的左值引用
int*& rp = p;
int& rb = b;
const int& rc = c;
int& pvalue = *p;
return 0;
}

什么是右值？什么是右值引用？

右值也是一个表示数据的表达式，如：字面常量、表达式返回值，函数返回值(这个不能是左值引

用返回)等等， 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。右值引用就是对右值的引用，给右值取别名。

int main()
{
double x = 1.1, y = 2.2;
// 以下几个都是常见的右值
10;
x + y;
fmin(x, y);
// 以下几个都是对右值的右值引用
int&& rr1 = 10;
double&& rr2 = x + y;
double&& rr3 = fmin(x, y);
// 这里编译会报错：error C2106: “=”: 左操作数必须为左值
10 = 1;
x + y = 1;
fmin(x, y) = 1;
return 0;
}

需要注意的是右值是不能取地址的，但是给右值取别名后，会导致右值被存储到特定位置，且可

以取到该位置的地址，也就是说例如：不能取字面量10的地址，但是rr1引用后，可以对rr1取地

址，也可以修改rr1。如果不想rr1被修改，可以用const int&& rr1 去引用，是不是感觉很神奇，

这个了解一下实际中右值引用的使用场景并不在于此，这个特性也不重要。

int main()
{double x = 1.1, y = 2.2;int&& rr1 = 10;const double&& rr2 = x + y;rr1 = 20;rr2 = 5.5;  // 报错return 0;
}

7.2 左值引用与右值引用比较

左值引用总结：

1. 左值引用只能引用左值，不能引用右值。

2. 但是const左值引用既可引用左值，也可引用右值。

int main()
{// 左值引用只能引用左值，不能引用右值。int a = 10;int& ra1 = a;   // ra为a的别名//int& ra2 = 10;   // 编译失败，因为10是右值// const左值引用既可引用左值，也可引用右值。const int& ra3 = 10;const int& ra4 = a;return 0;
}

右值引用总结：

1. 右值引用只能引用右值，不能引用左值。

2. 但是右值引用可以引用move以后的左值。

int main()
{// 右值引用只能右值，不能引用左值。int&& r1 = 10;// error C2440: “初始化”: 无法从“int”转换为“int &&”// message : 无法将左值绑定到右值引用int a = 10;int&& r2 = a;// 右值引用可以引用move以后的左值int&& r3 = std::move(a);return 0;
}

move函数的理解：move不改变原来变量的左值属性，它的作用是将传入的左值“视为”右值，从而允许该左值被移动语义操作（如移动构造函数或移动赋值操作）使用

7.3 右值引用使用场景和意义

前面我们可以看到左值引用既可以引用左值和又可以引用右值，那为什么C++11还要提出右值引

用呢？是不是化蛇添足呢？下面我们来看看左值引用的短板，右值引用是如何补齐这个短板的！

namespace bit
{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);}// 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;}// 移动构造string(string&& s):_str(nullptr),_size(0),_capacity(0){cout << "string(string&& s) -- 移动语义" << 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;}~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;size_t _size;size_t _capacity; // 不包含最后做标识的\0};
}

左值引用的使用场景：

做参数和做返回值都可以提高效率。

void func1(bit::string s)
{}
void func2(const bit::string& s)
{}
int main()
{bit::string s1("hello world");// func1和func2的调用我们可以看到左值引用做参数减少了拷贝，提高效率的使用场景和价值func1(s1);func2(s1);// string operator+=(char ch) 传值返回存在深拷贝// string& operator+=(char ch) 传左值引用没有拷贝提高了效率s1 += '!';return 0;
}

左值引用的短板：

但是当函数返回对象是一个局部变量，出了函数作用域就不存在了，就不能使用左值引用返回，

只能传值返回。例如：bit::string to_string(int value)函数中可以看到，这里只能使用传值返回，

传值返回会导致至少1次拷贝构造(如果是一些旧一点的编译器可能是两次拷贝构造)。

右值引用和移动语义解决上述问题：

在bit::string中增加移动构造， 移动构造本质是将参数右值的资源窃取过来，占位已有，那么就不

用做深拷贝了，所以它叫做移动构造，就是窃取别人的资源来构造自己。

// 移动构造
string(string&& s):_str(nullptr),_size(0),_capacity(0)
{cout << "string(string&& s) -- 移动语义" << endl;swap(s);
}
int main()
{bit::string ret2 = bit::to_string(-1234);return 0;
}

再运行上面bit::to_string的两个调用，我们会发现，这里没有调用深拷贝的拷贝构造，而是调用

了移动构造，移动构造中没有新开空间，拷贝数据，所以效率提高了。

不仅仅有移动构造，还有移动赋值：

在bit::string类中增加移动赋值函数，再去调用bit::to_string(1234)，不过这次是将

bit::to_string(1234)返回的右值对象赋值给ret1对象，这时调用的是移动构造。

// 移动赋值
string& operator=(string&& s)
{
cout << "string& operator=(string&& s) -- 移动语义" << endl;
swap(s);
return *this;
}
int main()
{bit::string ret1;ret1 = bit::to_string(1234);return 0;
}
// 运行结果：
// string(string&& s) -- 移动语义
// string& operator=(string&& s) -- 移动语义

这里运行后，我们看到调用了一次移动构造和一次移动赋值。因为如果是用一个已经存在的对象

接收，编译器就没办法优化了。bit::to_string函数中会先用str生成构造生成一个临时对象，但是

我们可以看到，编译器很聪明的在这里把str识别成了右值，调用了移动构造。然后在把这个临时

对象做为bit::to_string函数调用的返回值赋值给ret1，这里调用的移动赋值。

7.4 右值引用引用左值及其一些更深入的使用场景分析

按照语法，右值引用只能引用右值，但右值引用一定不能引用左值吗？因为：有些场景下，可能

真的需要用右值去引用左值实现移动语义。 当需要用右值引用引用一个左值时，可以通过 move

函数将左值转化为右值。C++11中， std::move() 函数位于头文件中，该函数名字具有迷惑性，

它 并不搬移任何东西，唯一的功能就是将一个左值强制转化为右值引用，然后实现移动语义。

template<class _Ty>
inline typename remove_reference<_Ty>::type&& move(_Ty&& _Arg) _NOEXCEPT
{
// forward _Arg as movablereturn ((typename remove_reference<_Ty>::type&&)_Arg);
}

int main()
{bit::string s1("hello world");// 这里s1是左值，调用的是拷贝构造bit::string s2(s1);// 这里我们把s1 move处理以后, 会被当成右值，调用移动构造// 但是这里要注意，一般是不要这样用的，因为我们会发现s1的// 资源被转移给了s3，s1被置空了。bit::string s3(std::move(s1));return 0;
}

STL 容器插入接口函数也增加了右值引用版本：

http://www.cplusplus.com/reference/list/list/push_back/

http://www.cplusplus.com/reference/vector/vector/push_back/