现代C++ —易学和易用性质

1、自动类型推导

auto与decltype

2、基于范围的 for 循环

#include 
#include 
#include 
using namespace std;int main(void)
{map m{{1, "lucy"},{2, "lily"},{3, "tom"}};// 基于范围的for循环方式for (auto& it : m){cout << "id: " << it.first << ", name: " << it.second << endl;}// 普通的for循环方式for (auto it = m.begin(); it != m.end(); ++it){cout << "id: " << it->first << ", name: " << it->second << endl;}return 0;
}
  1. 使用普通的 for 循环方式(基于迭代器)遍历关联性容器, auto 自动推导出的是一个迭代器类型,需要使用迭代器的方式取出元素中的键值对(和指针的操作方法相同):
    1. it->first
      it->second
  2. 使用基于访问的 for 循环遍历关联性容器,auto 自动推导出的类型是容器中的 value_type,相当于一个对组(std::pair)对象,提取键值对的方式如下:
    1. it.first
      it.second

对应基于范围的 for 循环来说,冒号后边的表达式只会被执行一次。在得到遍历对象之后会先确定好迭代的范围,基于这个范围直接进行遍历。如果是普通的 for 循环,在每次迭代的时候都需要判断是否已经到了结束边界。

 3、nullptr

        C++ 中,void * 类型无法隐式转换为其他类型的指针,此时使用 0 代替 ((void *)0),用于解决空指针的问题。这个 0(0x0000 0000)表示的就是虚拟地址空间中的 0 地址,这块地址是只读的。

        函数重载时,NULL 和 0 无法区分。

        nullptr 专用于初始化空类型指针,不同类型的指针变量都可以使用 nullptr 来初始化。nullptr 无法隐式转换为整形但是可以隐式匹配指针类型。在 C++11 标准下,相比 NULL 和 0,使用 nullptr 初始化空指针可以令我们编写的程序更加健壮。

4、Lambda 表达式

 基本用法

lambda 表达式有如下的一些优点:

  1. 声明式的编程风格:就地匿名定义目标函数或函数对象,不需要额外写一个命名函数或函数对象。
  2. 简洁:避免了代码膨胀和功能分散,让开发更加高效。
  3. 在需要的时间和地点实现功能闭包,使程序更加灵活。

lambda 表达式定义了一个匿名函数,并且可以捕获一定范围内的变量。lambda 表达式的语法形式简单归纳如下: 

[capture](params) opt -> ret {body;};

其中 capture 是捕获列表params 是参数列表opt 是函数选项ret 是返回值类型body 是函数体。

  •  捕获列表 []: 捕获一定范围内的变量
  • 参数列表 (): 和普通函数的参数列表一样,如果没有参数参数列表可以省略不写。
    • auto f = [](){return 1;}	// 没有参数, 参数列表为空
      auto f = []{return 1;}		// 没有参数, 参数列表省略不写
  • opt 选项, 不需要可以省略
    • mutable: 可以修改按值传递进来的拷贝(注意是能修改拷贝,而不是值本身)
    • exception: 指定函数抛出的异常,如抛出整数类型的异常,可以使用 throw ();
  • 返回值类型:在 C++11 中,lambda 表达式的返回值是通过返回值后置语法来定义的
  • 函数体:函数的实现,这部分不能省略,但函数体可以为空。

捕获列表

lambda 表达式的捕获列表可以捕获一定范围内的变量,具体使用方式如下:

  • [] - 不捕捉任何变量
  • [&] - 捕获外部作用域中所有变量,并作为引用在函数体内使用 (按引用捕获)
  • [=] - 捕获外部作用域中所有变量,并作为副本在函数体内使用 (按值捕获)
    • 拷贝的副本在匿名函数体内部是只读的,不能修改值
  • [=, &foo] - 按值捕获外部作用域中所有变量,并按照引用捕获外部变量 foo
  • [bar] - 按值捕获 bar 变量,同时不捕获其他变量
  • [&bar] - 按引用捕获 bar 变量,同时不捕获其他变量
  • [this] - 捕获当前类中的 this 指针
    • ​​​​​​​让 lambda 表达式拥有和当前类成员函数同样的访问权限
    • 如果已经使用了 & 或者 =, 默认添加此选项

#include 
#include 
using namespace std;class Test
{
public:void output(int x, int y){// 捕获列表是[],没有捕获外部变量,不能使用类成员 m_numberauto x1 = [] {return m_number; };                      // error//以值拷贝的方式捕获所有外部变量(如果已经使用了 & 或者 =,默认捕获this)auto x2 = [=] {return m_number + x + y; };             // ok//正确,以引用的方式捕获所有外部变量auto x3 = [&] {return m_number + x + y; };             // ok//正确,捕获 this 指针,可访问对象内部成员auto x4 = [this] {return m_number; };                  // ok/错误,捕获 this 指针,可访问类内部成员,没有捕获到变量 x,y,因此不能访问。auto x5 = [this] {return m_number + x + y; };          // error//正确,捕获 this 指针,按值捕获 变量 x、yauto x6 = [this, x, y] {return m_number + x + y; };    // ok//正确,捕获 this 指针,并且可以修改对象内部变量的值auto x7 = [this] {return m_number++; };                // ok}int m_number = 100;
};

在匿名函数内部,需要通过 lambda 表达式的捕获列表控制如何捕获外部变量,以及访问哪些变量。默认状态下 lambda 表达式无法修改通过复制方式捕获外部变量,如果希望修改这些外部变量,需要通过引用的方式进行捕获

 返回值

很多时候,lambda 表达式的返回值是非常明显的,因此在 C++11 中允许省略 lambda 表达式的返回值。

// 完整的lambda表达式定义
auto f = [](int a) -> int
{return a+10;  
};// 忽略返回值的lambda表达式定义
auto f = [](int a)
{return a+10;  
};

一般情况下,不指定 lambda 表达式的返回值,编译器会根据 return 语句自动推导返回值的类型,但需要注意的是 labmda表达式不能通过列表初始化自动推导出返回值类型

// ok,可以自动推导出返回值类型
auto f = [](int i)
{return i;
}// error,不能推导出返回值类型
auto f1 = []()
{return {1, 2};	// 基于列表初始化推导返回值,错误
}

函数选项

函数选项 mutable: 可以修改按值传递进来的拷贝(注意是能修改拷贝,而不是值本身)

 被mutable修饰的lambda表达式,就算没有参数也要写明参数列表,并且可以去掉按值捕获的外部变量的只读(const)属性。

int a = 0;
auto f1 = [=] {return a++; };              // error, 按值捕获外部变量, a是只读的
auto f2 = [=]()mutable {return a++; };     // ok,没参数也要写参数列表

为什么通过值拷贝的方式捕获的外部变量是只读的?

  1. lambda表达式的类型在C++11中会被看做是一个带operator()的类,即仿函数。
  2. 按照C++标准,lambda表达式的operator()默认是const的,一个const成员函数是无法修改成员变量值的。
  3. mutable 选项的作用就在于取消 operator () 的 const 属性。

 因为 lambda 表达式在 C++ 中会被看做是一个仿函数,因此可以使用std::function和std::bind来存储和操作lambda表达式:

#include 
#include 
using namespace std;int main(void)
{// 包装可调用函数std::function f1 = [](int a) -> int {return a; };// 绑定可调用函数std::function f2 = bind([](int a) {return a; }, placeholders::_1);// 函数调用cout << f1(100) << endl;cout << f2(200) << endl;//对于没有捕获任何变量的 lambda 表达式,还可以转换成一个普通的函数指针:using func_ptr = int(*)(int);// 没有捕获任何外部变量的匿名函数func_ptr f = [](int a){return a;  };// 函数调用f(1314);return 0;
}


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