C++11第三弹:lambda表达式 | 新的类功能 | 模板的可变参数

2024-09-10 08:29:23 浏览数 (2)

lambda表达式

C 98中的一个例子

在C 98中,如果想要对一个数据集合中的元素进行排序,可以使用std::sort方法。

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#include <algorithm>
#include <functional>
int main()
{
int array[] = {4,1,8,5,3,7,0,9,2,6};
// 默认按照小于比较,排出来结果是升序
std::sort(array, array sizeof(array)/sizeof(array[0]));
// 如果需要降序,需要改变元素的比较规则
std::sort(array, array   sizeof(array) / sizeof(array[0]), greater<int>());
return 0;
}

如果待排序元素为自定义类型,需要用户定义排序时的比较规则:

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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 } };
	sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess());
	sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());
}

随着C 语法的发展,人们开始觉得上面的写法太复杂了,每次为了实现一个algorithm算法,都要重新去写一个类,如果每次比较的逻辑不一样,还要去实现多个类,特别是相同类的命名,这些都给编程者带来了极大的不便。因此,在C 11语法中出现了Lambda表达式。

Lambda表达式基础语法

lambda表达式书写格式:[capture-list] (parameters) mutable -> return-type { statement}

lambda表达式各部分说明

[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。 (parameters):参数列表。与普通函数的参数列表一致,如果不需要参数传递,则可以连同()一起省略 mutable:默认情况下,lambda函数总是一个const函数,mutable可以取消其常量性。使用该修饰符时,参数列表不可省略(即使参数为空)。 ->returntype: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。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。 {statement}:函数体。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。

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int main()
{
	auto add1 = [](int a, int b)->int {return a   b; };
	auto add2 = [](int a, int b){return a   b; };   //返回值省略
	auto func1 = [] {cout << "hello world" << endl; };  // 没有参数,参数列表可以省略
	cout << add1(1, 2) << endl;
	cout << add2(2, 3) << endl;
	func1();
	return 0;
}

通过上述例子可以看出,lambda表达式实际上可以理解为无名函数,该函数无法直接调用,如果想要直接调用,可借助auto将其赋值给一个变量。

将上述排序修改成lambda表达式:

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int main()
{	
	vector<Goods> v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2,
	3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };

	auto priceLess = [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._price < g2._price; };
	sort(v.begin(), v.end(), priceLess);
}
捕获列表说明

捕捉列表描述了上下文中那些数据可以被lambda使用,以及使用的方式传值还是传引用。

  • [var]:表示值传递方式捕捉变量var
  • [=]:表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量(包括this)
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int main()
{
	int a = 1, b = 2, c = 3, d = 4, e = 5;
	auto func1 = [=]()
	{
		return a   b   c   d   e;
	};
	cout << func1();

	return 0;
}
  • [&var]:表示引用传递捕捉变量var
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int main()
{
	int a = 1, b = 2;
	//引用方式捕捉
	auto swap3 = [&a, &b]() 
	{
		int tmp = a;
		a = b;
		b = tmp;
	};
	swap3();
	return 0;
}

引用捕捉,swap3 = [&a, &b]()这里的ab就是外部ab的别名,里面发生改变必定导致外面的ab发生变化。

  • [&]:表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量(包括this)
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int main()
{
	int a = 1, b = 2, c = 3, d = 4, e = 5;
	auto func2 = [&]()
	{
		a  ;
		b  ;
		c  ;
		d  ;
		e  ;
	};
	func2();
	cout << a << b << c << d << e << endl;

	return 0;
}
  • [this]:表示值传递方式捕捉当前的this指针

注意:

  1. 父作用域指包含lambda函数的语句块
  2. 语法上捕捉列表可由多个捕捉项组成,并以逗号分割。 比如:[=, &a, &b]:以引用传递的方式捕捉变量a和b,值传递方式捕捉其他所有变量[&,a, this]:值传递方式捕捉变量a和this,引用方式捕捉其他变量
  3. 捕捉列表不允许变量重复传递,否则就会导致编译错误。比如:[=, a]:=已经以值传递方式捕捉了所有变量,捕捉a重复。
  4. 在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空。
  5. 在块作用域中的lambda函数仅能捕捉父作用域中局部变量,捕捉任何非此作用域或者非局部变量都会导致编译报错。
  6. lambda表达式之间不能相互赋值,即使看起来类型相同

新的类功能

默认成员函数

原来C 类中,有6个默认成员函数:

  1. 构造函数
  2. 析构函数
  3. 拷贝构造函数(深拷贝)
  4. 拷贝赋值重载(深拷贝)
  5. 取地址重载
  6. 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:移动构造函数(移动拷贝)和移动赋值运算符重载(移动拷贝)。这个针对的是深拷贝的自定义类型对象,如:stringvectorlist等。

针对移动构造函数和移动赋值运算符重载有一些需要注意的点如下:

  1. 如果你没有自己实现移动构造函数,且没有实现析构函数 、拷贝构造、拷贝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,(1)对于内置类型成员会执行逐成员按字节拷贝,(2)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,没有实现就调用拷贝构造。
  2. 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 、拷贝构造、拷贝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贝,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,没有实现就调用拷贝赋值。(默认移动赋值跟上面移动构造完全类似)
  3. 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贝构造和拷贝赋值

强制生成默认函数的关键字default

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:我们提供了拷贝构造,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.

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class Person
{
public:
	Person(const char* name = "", int age = 0)
		:_name(name)
		, _age(age)
	{}
	Person(const Person& p)
		:_name(p._name)
		, _age(p._age)
	{}Person(Person && p) = default;
private:
	gwj::string _name;
	int _age;
};
int main()
{
	Person s1;
	Person s2 = s1;
	Person s3 = std::move(s1);
	return 0;
}

禁止生成默认函数的关键字delete

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。

实现一个类只能在堆上创建对象:

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class HeapOnly
{
public:
    // 静态方法,用于在堆上创建 HeapOnly 对象
    static HeapOnly* CreateObj()
    {
        return new HeapOnly;
    }

private:
    // 私有构造函数,禁止在类外部直接创建对象
    HeapOnly()
    {}

    int _a = 1;
};

int main()
{
    // HeapOnly ho1;           // 错误:构造函数是私有的,无法在类外部直接创建对象
    // HeapOnly* p1 = new HeapOnly;  // 错误:构造函数是私有的,无法直接调用 new 操作符

    HeapOnly* p2 = HeapOnly::CreateObj(); // 正确:通过静态方法创建对象

    return 0;
}

这个方法仍然有bug,不能确保创建的类是在堆上:

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HeapOnly obj(*p2);//obj还是栈上的对象

通过 HeapOnly obj(*p2); 语句在栈上创建 HeapOnly 对象。这是因为 HeapOnly obj(*p2); 使用了拷贝构造函数,该构造函数是隐式定义的,并允许通过复制堆上的对象来创建栈上的对象。

解决这一问题,C 98中是将构造函数私有,并且只声明不实现:

HeapOnly obj(*p2); 这行代码会导致编译错误。虽然可以通过 CreateObj 在堆上创建对象,但由于拷贝构造函数没有定义,编译器无法进行对象的拷贝操作,因此这会引发错误。

C 11解决方式:在不希望调用的函数后面加上delete 拷贝构造函数:HeapOnly(const HeapOnly&) = delete; 删除了拷贝构造函数,禁止对象的拷贝操作。尝试复制 HeapOnly 对象会导致编译错误。

在C 标准库中,流对象不希望被拷贝:

继承和多态中的finaloverride关键字

模板的可变参数

C语言中的可变参数

C语言中也有可变参数的概念,他的底层是一个动态数组,存一个可变参数,然后一次解析动态可变参数。

C 中可变参数

C 中的可变参数不在函数中,而是在模板中体现。

一个基本可变参数的函数模板:

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// Args是一个模板参数包,args是一个函数形参参数包
// 声明一个参数包Args...args,这个参数包中可以包含0到任意个模板参数。
template <class ...Args>
void ShowList(Args... args)
{}
递归函数方式展开参数包

编译时,参数推导递归:

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void _ShowList()
{
	cout << endl;
}

template<class T, class ...Args>
void _ShowList(const T& val, Args... args)
{
	cout << val << " ";
	_ShowList(args...);
}

template<class ...Args>
void ShowList(Args... args)
{
	_ShowList(args...);
}


int main()
{
	ShowList(1);
	ShowList(1, 'A');
	ShowList(1, 'A', std::string("sort"));

	return 0;
}

调用过程,以第三个为例:

逗号表达式展开参数包

这种展开参数包的方式,不需要通过递归终止函数,是直接在expand函数体中展开的, printarg不是一个递归终止函数,只是一个处理参数包中每一个参数的函数。这种就地展开数包的方式实现的关键是逗号表达式。我们知道逗号表达式会按顺序执行逗号前面的表达式。

expand函数中的逗号表达式:(printarg(args), 0),也是按照这个执行顺序,先执行printarg(args),再得到逗号表达式的结果0。同时还用到了C 11的另外一个特性——初始化列表,通过初始化列表来初始化一个变长数组, {(printarg(args), 0)...}将会展开成((printarg(arg1),0),(printarg(arg2),0), (printarg(arg3),0), etc... ),最终会创建一个元素值都为0的数组int arr[sizeof...(Args)]。由于是逗号表达式,在创建数组的过程中会先执行逗号表达式前面的部分printarg(args)打印出参数,也就是说在构造int数组的过程中就将参数包展开了,这个数组的目的纯粹是为了在数组构造的过程展开参数包。

代码语言:javascript复制
template <class T>
int PrintArg(T t)
{
	cout << t << " ";
	return 0;
}

//展开函数
template <class ...Args>
void ShowList(Args... args)
{
	int arr[] = { (PrintArg(args)... };  //参数包里面有几个值,PrintArg函数就调用几次,就会有几个返回值,arr就会开多大
	cout << endl;
}

int main()
{
	ShowList(1);
	ShowList(1, 'A');
	ShowList(1, 'A', std::string("sort"));
	return 0;
}

emplace容器系列

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int main()
{
	list<pair<gwj::string, int>> lt;
	pair<gwj::string, int> kv1("xxxxx", 1);
	lt.push_back(kv1);
	lt.push_back(move(kv1));

	cout << endl;

	//pair<gwj::string, int> kv2("xxxxx", 1);
	//lt.emplace_back(kv2);
	//lt.emplace_back(move(kv2));

	lt.emplace_back("xxxx", 1);
	return 0;
}

对于push_back需要传入pair,左值走拷贝构造,右值走移动构造。但是,emplace_back可以直接传入pair对象的参数。

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