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C++11 新特性详解 1一览表_魔方小世界的博客

4 人参与  2022年04月29日 19:42  分类 : 《随便一记》  评论

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目录

1.explicit关键字

2.左值和右值概念

3.函数返回当引用

4.C++11 _array容器用法

5.C++类型转换简介

5.1.static_cas转换

5.2.reinterpreter_cast 转换

5.3.dynamic_cast转换

5.4.const_cast 转换

1.explicit关键字

 explicit   /ɪkˈsplɪsɪt/   明确的；清楚的；直率的；详述的

作用是表明该构造函数是显示的， 而非隐式的。不能进行隐式转换！跟它相对应的另一个关键字是implicit，意思是隐藏的，类构造函数默认情况下即声明为implicit(隐式)。

例如我们定义一个类 

class student {
public:
	student(int age) {
		this->age = age;
		cout << "age=" << age << endl;
	}
	student(int age, string name) {
		this->age = age;
		this->name = name;
		cout << "age=" << age << "  name=" << name << endl;
	}
	~student() {

	}
	int getAge() {
		return this->age;
	}
	string getName() {
		return this->name;
	}
private:
	string name;
	int age;
};

在主函数中分别使用显示构造和隐式构造 

int main() {
    //显示构造，直接在括号里面写
	student xiaoM(18);	

    //显示构造
	student xiaoH(19, "小花");	
	
    //隐式构造
	student xiaoW = 18;		
    
    //隐式构造（C++11前编译器无法通过）
	student xiaoZ = { 19,"小张" };	

	system("pause");
	return 0;
}

执行结果

当给其中一个构造函数加上explicit关键字后

class student {
public:
	explicit student(int age) {
		this->age = age;
		cout << "age=" << age << endl;
	}
private:
	string name;
	int age;
};

这种声明就表示：这个构造函数只能显示构造，无法进行隐式转换

explicit关键字的作用在于：在实际开发中 等号会产生一些歧义，等号本身又有赋值的作用，无法在一瞬间辨别等号是用于赋值还是调用隐式构造，不便于阅读。

2.左值和右值概念

我们在日常编译程序时，有时可能会遇到如下报错提示：

源代码

#include<iostream>
using namespace std;

int demo() {
	int i = 0;
	return i;
}

int main() {

    //将函数返回作为左值
	demo() = 888;    
	return 0;
}

这里将函数返回赋予888，编译器给出“表达式必须是可修改的左值”的报错提示 ，如果我们将函数返回作为右值，则不会有此报错~

关于左值和右值的问题，这里就涉及到计算机的存储层次结构

 存储层次结构

例如我们计算 c = a + b ；

a 和 b 的值会保存在内存中，当程序遇到c = a + b，会将a和b的值拿到cpu的寄存器中，再将计算结果返回给内存中的c，当我们Ctrl + S后，内存中的数据就可以永久保存到磁盘中。

 左值和右值的概念

 按字面意思，通俗地说。以赋值符号 = 为界，等号（=）左边的就是左值（lvalue），等号（=） 右边就是右值(rvalue)。  

lvalue —— 代表一个在内存中占有确定位置的对象（换句话说就是有一个地址）。 
rvalue —— 通过排他性来定义，每个表达式不是lvalue就是rvalue。因此从上面的   lvalue的定义，rvalue是在不在内存中占有确定位置的表达式，而是存在在寄存器中。

所有的左值（无论是数组，函数或不完全类型）都可以转换成右值。

 我们将下面程序转为汇编码观察

#include<iostream>
using namespace std;

int main() {
	int a = 1;
	int b = 2;
	int c = 3;

	c = a + b;
	printf("%d", c);
	return 0;
}

汇编代码

程序将a、b、c的值都存储在栈上，当执行 c= a + b 时，程序会将 a 和 b 的值拿到寄存器中计算，再将计算结果返回给内存中 c 的位置上去。

也就是说，程序执行的方式，是从内存中取值放到寄存器中，再将计算结果返回给内存中的某个位置！

a + b的结果保存在寄存器中，再将寄存器的值返回给内存

因此，对于  c = a + b；是合法的

而 a + b = c；也就是eax = c就是非法，左值需要在内存中有位置，而a + b是在寄存器   中

3.函数返回当引用

 上面我们讲了左值与右值，当我们把函数返回值作为左值时，编译器给出报错提示，而C++11的新增特性“函数返回引用”又可以实现函数返回值作为左值的操作

C++引用使用时的难点：

1.当函数返回参数是引用时

          若返回栈变量（自动变量/临时变量），不能成为其它引用的初始值，不能作为左值使用。

2. 若返回静态变量或全局变量

        ·可以成为其他引用的初始值

        ·即可作为右值使用，也可作为左值使用

  3.   返回形参当引用

        (注：C++链式编程中，经常用到引用，运算符重载专题） 例如在重载“<<"左移运算符后，我们想要链式输出，就是返回的cout引用

下面，对第一种种情况分别通过代码举例 👇

1. 函数返回值为引用，返回临时变量作为其他引用的初始值

#include<iostream>
using namespace std;

int& demo() {
	int i = 600;
	return i;	//返回局部变量		
}


int main() {
	int &a =demo();	//函数引用成为其他引用的初始值
	cout << a << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

编译结果

编译器并未报错，也只是给出警告 “ 返回局部变量 ” 。好像目测也没啥问题 ,下面通过一段代码示例，来解释这种操作的不合理性。👇看操作。

我们知道，通过引用可以将两个变量都有同一块地址

 

因此，对于上面的代码，a 的地址和局部变量 i 有相同的地址

 

 我们现在更改a的值，然后再调用demo函数

int main() {
	int &a = demo();
	cout << "a的地址为：" <<&a<<endl;

	a = 888;
	demo();
	cout << "再次调用demo(),a的值为：" << a << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

运行结果：

第一次demo函数执行，i 的地址为00D3F854，a的地址也为00D3F854。

然后demo函数执行完毕后，在栈内的空间释放。

第二次demo函数也是在栈的相同位置存储，所以 i 的位置没有改变，因此 i =600后也影响了a的值。

 

如果我们在栈中使用两个函数，会是什么结果呢？

#include<iostream>
#include<fstream>
using namespace std;

int demo1() {
	int i = 100;
	cout << "demo1()函数中，i的地址为：" << &i << endl;
	return 0;
}

int& demo() {
	int i = 600;
	cout << "i的地址为：" << &i << endl;
	return i;				//返回局部变量
}


int main() {
	int &a = demo();
	cout << "a的地址为：" <<&a<<endl;

	a = 888;
	demo1();
	cout << "调用了demo1(),a的值为：" << a << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

执行结果

也就是说，如果用函数返回引用，返回局部变量和引用初始化，程序会继续认为这个地址还是属于计算机的，并非是程序员自己申请的。

2.返回局部变量作为左值

 情况与上面类似

#include<iostream>
#include<fstream>
using namespace std;


int demo1() {
	int i = 0;
	cout << "demo1()函数中，i的地址为：" << &i << endl;
	return 0;
}

int& demo(int **p) {
	int i = 600;
	*p = &i;
	cout << "i的地址为：" << &i << " i的值为：" << i << endl;
	return i;				//返回局部变量
}


int main() {
	int* p = NULL;
	demo(&p) = 888;
	cout << "p的地址为：" << p << " p的值为：" << *p << endl;
	demo1();
	cout << "p的地址为：" << p << " p的值为：" << *p << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

执行结果

 总结：若返回栈变量（自动变量/临时变量），不能成为其它引用的初始值，不能作为左值使用，虽然编译器只会警告，但在实际开发中是非常危险的操作！

3.例如返回static或者全局变量就不出出现这种情况 

#include<iostream>
#include<fstream>
using namespace std;


int& demo() {
	static int i = 600;
	cout << "i的地址为：" << &i << endl;
	return i;				//返回静态变量
}


int main() {
	int a = demo();
	a = 888;
	cout << "调用了demo(),a的值为：" << a << endl;
	demo();
	cout << "再次调用了demo(),a的值为：" << a << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

执行结果

其实，主要还是看返回值的生命周期，如果是立刻销毁的，则应注意使用~

4.C++11 _array容器用法

 array容器概念 

  1. array 容器是 C++ 11 标准中新增的序列容器，简单地理解，它就是在 C++ 普通数组的基础上，添加了一些成员函数和全局函数。
  1. array是将元素置于一个固定数组中加以管理的容器。
  2. array可以随机存取元素,支持索引值直接存取， 用[]操作符或at()方法对元素进行操作，也可以使用迭代器访问
  3. 不支持动态的新增删除操作
  4. array可以完全替代C语言中的数组，使操作数组元素更加安全！
  5. #include <array>

 array特点

  1. array 容器的大小是固定的，无法动态的扩展或收缩，这也就意味着，在使用该容器的过程无法增加或移除元素而改变其大小，它只允许访问或者替换存储的元素。
  2. STL 还提供有可动态扩展或收缩存储空间的 vector 容器

 array对象的构造

 array采用模板类实现，array对象的默认构造形式

array<T，size> arrayT;    //T为存储的类型, 为数值型模板参数

//构造函数

#include<array>

array<int, 5> a1;     //一个存放5个int的array容器

array<float, 6> a2;   //一个存放6个float的array容器

array<student, 7> a3; //一个存放7个student的array容器

 array的赋值

array 的赋值

a1.assign(0); //玩法一 改变array中所有元素(注：将被废弃，不推荐使用)

在目前版本，编译器会报错

如果非要使用assign的话可以根据报错提示加一个宏

#define _SILENCE_TR1_NAMESPACE_DEPRECATION_WARNING 1

a1.fill(666); //玩法二 用特定值填充array中所有元素

array<int, 4> test={1, 2, 3, 4};// 玩法三 定义时使用初始化列表，列表内的数量不能超过定义的大小

array<int, 4> test;

test={1,2,3,4};   //玩法四 定义后使用列表重新赋值

array<int, 4> a1,a2;

a1={1,2,3,4};

a2 = a1;//玩法五，赋值运算

a1.swap(a2);  //玩法六  和其它array进行交换

 array的大小

array.size();    返回容器中元素的个数

array.empty();    判断容器是否为空,逗你玩的，因为容器是固定大小，永远为 false

array.max_size();   返回容器中最大元素的个数，数组是固定大小，这也是逗你玩的同size()。

array的数据存取  

第一  使用下标操作 a1[0] = 100;

第二  使用at 方法 如: a1.at(2) = 100;

第三  接口返回的引用 a1.front() 和 a1.back()  

注意：   第一和第二种方式必须注意越界

array 迭代器访问 

#include<array>
using namespace std;
array.begin();         返回容器中第一个数据的迭代器。

array.end();          返回容器中最后一个数据之后的迭代器。

array.rbegin();        返回容器中倒数第一个元素的迭代器。

array.rend();         返回容器中倒数最后一个元素的后面的迭代器。

array.cbegin();        返回容器中第一个数据的常量迭代器。

array.cend();          返回容器中最后一个数据之后的常量迭代器。

array.crbegin();        返回容器中倒数第一个元素的常量迭代器。

array.crend();         返回容器中倒数最后一个元素的后面的常量迭代器。
#include<iostream>
#include<array>
using namespace std;


int main() {

	array<int, 5> arrayInt = { 1,2,3,4,5 };

	普通迭代器
	for (array<int, 5>::iterator ite = arrayInt.begin(); ite != arrayInt.end(); ite++)
		cout << *ite << "  ";

	常量迭代器，常量迭代器无法修改
	array<int, 5>::const_iterator ite = arrayInt.cbegin();

	逆向迭代器，逆向迭代器也是++
	for (array<int, 5>::reverse_iterator ite = arrayInt.rbegin(); ite != arrayInt.rend(); ite++)
		cout << *ite << "  ";

}

set.rbegin()与set.rend()。略。

5.C++类型转换简介

旧式转型  C风格的强制类型

                type  b  =  (  type  )  a

                例如：

                int i = 48;

                char  c = (char ) i;

double  PI = 3.1415926;

int i = PI;   隐式转换

int i1 = (int) PI ; 强制类型转换

强制类型转换，整数直接变指针
int * addr = (int*) 0x888888;  

void *p;
int * int_arg = (int*) p;  强制转换

 

 

新式转型C++风格的类型转换提供了4种类型转换操作符来应对不同场合的应用。

格式：

    type b = 类型操作符<type> ( a )   

       类型操作符= static_cast | reinterpreter_cast | dynamic_cast | const_cast

 

5.1.static_cas转换

静态类型转换（斯文的劝导，温柔的转换）（编译器会检查转换是否合理）。如int转换成char

char a = 'A';
int b = static_cast <int>(a);

主要用法：

  • 用于类层次结构中基类（父类）和派生类（子类）之间指针或引用的转换。上行指针或引用(派生类到基类)转换安全，下行不安全（上行可以，下行不安全）
  • 用于基本数据类型之间的转换，如把int转换成char，把int转换成enum。这种转换的安全性也要开发人员来保证。
  • 把空指针转换成目标类型的空指针。
  • 把任何类型的表达式转换成void类型

 

1.用于类层次结构中基类（父类）和派生类（子类）之间指针或引用的转换 

class Animal {
public:
	virtual void cry() = 0;
};

class dog :public Animal {
public:
	void cry() {
		cout << "小狗汪汪汪" << endl;
	}
};

int main() {
	dog* d = new dog();
	Animal* animal = d;//子类对象赋给基类

	使用static_cast指针转换
	Animal* al = static_cast<Animal*>(d);

    引用转换
	dog d2;
	Animal& a2 = static_cast<Animal&>(d2);
	system("pause");
	return 0;
}

那为什么说上行转换可以，下行转换不安全呢？

我们再增加一个Animal的派生类

class cat :public Animal {
public:
	void cry() {
		cout << "小猫喵喵喵" << endl;
	}
};
int main() {
	dog* d = new dog();
	//上行转换安全
	Animal* animal = static_cast<Animal*>(d);
	//下行转换，这种也是安全的
	d = static_cast<dog*>(animal);

	//animal已经是dog类转过来的，再转成cat的就不安全的
	cat* c;
	c = static_cast<cat*>(animal);
	
	system("pause");
	return 0;
}

因此，并不是说下行转换不可用，例如上面的将从dog类转过来的animal再转到cat就是不安全的，还是取决于程序员的使用 。

2.基本数据类型之间的转换 

int a = 10;
char b = static_cast<char>(a);

 3.把空指针转换成目标类型的空指针。

int* p = static_cast<int*>(NULL);

NULL在C++里定义的是void*0

 4.把任何类型的表达式转换成void类型

int* p = new int[10];
void* vp = static_cast<void*>(p);

总结：使用static_cast可以使编译器做一些合法性检查，不写也没关系。

 

5.2.reinterpreter_cast 转换

重新解释类型(挂羊头，卖狗肉) 不同类型间的互转，数值与指针间的互转

用法：  

        type b = reinterpret_cast <type > ( a )

        type 必须是一个指针、引用、算术类型、函数指针。

例如强制将整数转为指针
int* addr = reinterpret_cast<int*>(0x88888);

如果使用static_cast则会报错
int* addr1 = static_cast<int*>(0x88888);

 

 

忠告：滥用 reinterpret_cast 运算符可能很容易带来风险。 除非所需转换本身是低级别的，否则应使用其他强制转换运算符之一。

用法1，数值与指针之间转换 

int* p = reinterpret_cast<int*>(0x88888);
int val = reinterpret_cast<int>(p);

用法2， 不同类型指针和引用之间的转换

 定义一个父类和两个派生类

class Animal {
public:
	void cry() {
		cout << "动物叫" << endl;
	}
};

class cat :public Animal {
public:
	void cry() {
		cout << "小猫喵喵喵" << endl;
	}
};

class dog :public Animal {
public:
	void cry() {
		cout << "小狗汪汪汪" << endl;
	}
};

1.隐式上行  转换  与强制上行  转换

dog d1;
Animal* animal = &d1;
animal->cry();

//如果能用static_cast强转，static_cast优先
dog* d2 = reinterpret_cast<dog*>(animal);
dog* d3 = static_cast<dog*>(animal);

 2.不同类型指针转换不能用static_cast

 

 

3.但是可以使用reinterpre_cast转换 

int main() {
	dog d1;
	cat* c1 = reinterpret_cast<cat*>(&d1);
	c1->cry();

	system("pause");
	return 0;
}

编译器不管程序是将什么类型转的，只晓得最后要获得一个cat类型，然后按cat的存储类型，访问里面的方法。如果滥用reinterpreter_cast，类型之间转来转去，可能会导致程序快速崩溃。

4.引用的强制类型转换

dog d1;
Animal& animal = d1;
dog& d2 = reinterpret_cast<dog&>(animal);

 

 reinterpreter_cast  再加一个 static_cast 就已经可以替换C语言的转换

 

5.3.dynamic_cast转换

 动态类型转换

  • 将一个基类对象指针cast到继承类指针，dynamic_cast 会根据基类指针是否真正指向继承类指针来做相应处理。失败返回null，成功返回正常cast后的对象指针；
  • 将一个基类对象引用cast 继承类对象，dynamic_cast 会根据基类对象是否真正属于继承类来做相应处理。失败抛出异常bad_cast

注意：dynamic_cast在将父类cast到子类时，父类必须要有虚函数一起玩。

 

第一种情况 示例代码

#include<iostream>
using namespace std;


class Animal {
public:
    //父类必须有虚函数
	virtual void cry() = 0;
};

class cat :public Animal {
public:
	void cry() {
		cout << "小猫喵喵喵" << endl;
	}
};

class dog :public Animal {
public:
	void cry() {
		cout << "小狗汪汪汪" << endl;
	}
};


int main() {

	dog d1;
	Animal* animal = &d1;
	cat* ca= dynamic_cast<cat*>(animal);
	if (ca==NULL) {
		cout << "这是只狗！" << endl;
	}
	else {
		cout << "这是只猫" << endl;
	}

	system("pause");
	return 0;
}

运行结果

 

第二种情况示例代码

int main() {
	dog d1;
	Animal& animal = d1;
	dog& d2 = dynamic_cast<dog&>(animal);
	system("pause");
	return 0;
}

这种是没有任何问题，因为dog与animal是子类与父类的关系，并且animal指针真正指向dog。

但是，如果我们用其他类型接受又会是什么情况呢？

int main() {

	dog d1;
	Animal& animal = d1;
	cat& d2 = dynamic_cast<cat&>(animal);
	system("pause");
	return 0;
}

基类指针并没有指向cat，这种情况编译是没有任何问题，因为编译器会认为这是父类与子类之间的转换，但是当我们运行时，编译器就会抛出异常 

 

 

对于抛出异常，我们就可以利用try—catch语句捕获异常，保证程序能继续运行

int main() {

	dog d1;
	Animal& animal = d1;
	try {
		cat& d2 = dynamic_cast<cat&>(animal);
	}
	catch (std::bad_cast bc) {
		cout << "不是猫，应该是狗" << endl;
	}
	
	system("pause");
	return 0;
}

运行结果

 

5.4.const_cast 转换

去const属性。(仅针对于指针和引用) 

 例如

#include<iostream>
using namespace std;


void demo(const char* p) {
	char* p1 = const_cast<char*>(p);
	p1[0] = 'A';
}

int main() {
    //字符数组
	char p[] = "1234567";
	demo(p);
	cout << p << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

运行结果

或者直接使用const_cast，运行结果也是一样

int main() {
	char p[] = "1234567";
	const_cast<char*>(p)[0] = 'A';
	cout << p << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

 但是，对于常量字符串不能去掉const修改

例如

#include<iostream>
using namespace std;


void demo(const char* p) {
	char* p1 = const_cast<char*>(p);
	p1[0] = 'A';
}

int main() {
	const char *p = "1234567";
	demo(p);
	cout << p << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

可以编译，但是运行会报错

因为常量所处位置是常量区，内存无法访问常量区。

 

 5.2 类型转换使用建议

1）static_cast静态类型转换，编译的时c++编译器会做编译时的类型检查；隐式转换；

基本类型转换，父子类之间合理转换

2）若不同类型之间，进行强制类型转换，用reinterpret_cast<>() 进行重新解释

   建  议：

        C语言中  能隐式类型转换的，在c++中可用 static_cast<>()进行类型转换。因C++编译器在编译检查一般都能通过；C语言中不能隐式类型转换的，在c++中可以用 reinterpret_cast<>() 进行强制类型解释。

        总结：static_cast<>()和reinterpret_cast<>() 基本上把C语言中的 强制类型转换给覆盖，注意reinterpret_cast<>()很难保证移植性。

3）dynamic_cast<>()，动态类型转换，安全的虚基类和子类之间转换；运行时类型检查

4）const_cast<>()，去除变量的只读属性

最后的忠告：程序员必须清楚的知道: 要转的变量，类型转换前是什么类型，类型转换 后是什么类型，转换后有什么后果。

C++大牛建议：一般情况下，不建议进行类型转换；避免进行类型转换。


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