代码收藏家技术教程 22天前

C++ 11新特性详解：移动语义、Lambda表达式全面解析

文章目录

新的类功能

成员变量声明时给缺省值

defult和delete

final与override

STL当中的一些变化

lambda

lambda表达式语法

捕捉列表

lambda的应⽤

lambda的原理

新的类功能

默认的移动构造和移动赋值

原来C++类中，有6个默认成员函数：构造函数/析构函数/拷⻉构造函数/拷⻉赋值重载/取地址重载/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新增了两个默认成员函数，移动构造函数和移动赋值运算符重载。
如果你没有⾃⼰实现移动构造函数，且没有实现析构函数、拷⻉构造、拷⻉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，对于内置类型成员会执⾏逐成员按字节拷⻉，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，没有实现就调⽤拷⻉构造。
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、拷⻉构造、拷⻉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⻉，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，没有实现就调⽤拷⻉赋值。(默认移动赋值跟上⾯移动构造完全类似)
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⻉构造和拷⻉赋值。

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& operator=(const Person& p)
	 {
	 	if(this != &p)
		 {
		 _name = p._name;
		 _age = p._age;
		 }
	 	return *this;
	 }*/
	 /*~Person()
	 {}*/
private:
	 bit::string _name;
	 int _age;
};
int main()
{
	 Person s1;
	 Person s2 = s1;
	 Person s3 = std::move(s1);
	 Person s4;
	 s4 = std::move(s2);
	 return 0;
}

成员变量声明时给缺省值

成员变量声明时给缺省值是给初始化列表⽤的，如果没有显⽰在初始化列表初始化，就会在初始化列表⽤这个缺省值初始化。（一句话，初始化列表有初始化则初始化，没有初始化用缺省值）

defult和delete

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：我们提供了拷⻉构造，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。

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，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，=delete修饰的函数为删除函数。

 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;
	 //Person(const Person& p) = delete;
 private:
	 bit::string _name;
	 int _age;
 };
 int main()
 {
	 Person s1;
	 Person s2 = s1;
	 Person s3 = std::move(s1);
	 return 0;
 }

final与override

在 C++ 中，final 和 override 是两个关键字，它们用于方法和类的行为控制。

final 关键字

在 C++ 中，final 关键字主要用于防止类被继承或者防止虚方法被进一步重写。具体应用场景如下：
final 用于类：如果一个类被声明为 final，那么该类就不能被继承。

class Base final 
{
    // 类定义
};

// 以下代码会报错，因为 Base 类是 final，不能被继承
class Derived : public Base 
{ 
    // 继承失败
};

final 用于虚拟方法：如果一个虚拟方法被声明为 final，那么该方法不能被子类重写。

class Base 
{
public:
    virtual void foo() final 
    { 
        std::cout << "Base foo" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base 
{
public:
    // 以下代码会报错，因为 foo 是 final，不能重写
    void foo() override 
    {
        std::cout << "Derived foo" << std::endl;
    }
};

在这个例子中，Base 类中的 foo 方法被声明为 final，所以 Derived 类无法重写它。

override 关键字

在 C++11 中，引入了 override 关键字，用来明确表示一个方法是重写（override）父类的虚方法。使用 override 可以帮助编译器检查重写是否正确，如果父类方法没有正确被重写，编译器会给出错误提示。

override 用于方法：它用来明确标记当前方法是重写父类中的虚方法。如果父类中没有定义该虚方法，编译器会给出错误。

class Base 
{
public:
    virtual void foo() 
    { 
        std::cout << "Base foo" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base 
{
public:
    // 使用 override 显示重写基类方法
    void foo() override
    { 
        std::cout << "Derived foo" << std::endl;
    }
};

在这个例子中，Derived 类的 foo 方法通过 override 关键字显式标明它是在重写 Base 类中的 foo 方法。如果 Base 类没有虚方法 foo 或者方法签名不匹配，编译器会给出错误。

总结
final：

用于类，防止类被继承。

用于虚方法，防止方法在子类中被重写。

override：

用于虚方法，明确标记一个方法是重写基类中的虚方法。

可以帮助编译器进行检查，确保方法正确重写。

STL当中的一些变化

STL中容器的新接⼝也不少，最重要的就是右值引⽤和移动语义相关的push/insert/emplace系列接⼝和移动构造和移动赋值，还有initializer_list版本的构造等

CPP.com
这个网站可以帮助你更加了解关于STL当中的接口

当然还有范围for——auto

lambda

lambda表达式语法

lambda 表达式本质是⼀个匿名函数对象，跟普通函数不同的是他可以定义在函数内部。
lambda 表达式语法使⽤层⽽⾔没有类型，所以我们⼀般是⽤auto或者模板参数定义的对象去接收lambda对象

lambda表达式的格式：[capture-list] (parameters)-> return type { function boby }

[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，捕捉列表可以传值和传引⽤捕捉，具体细节下面中我们再细讲。捕捉列表为空也不能省略。

(parameters)：参数列表，与普通函数的参数列表功能类似，如果不需要参数传递，则可以连同()⼀起省略

->return type ：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。⼀般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。

{ function boby} ：函数体，函数体内的实现跟普通函数完全类似，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，函数体为空也不能省略。

[capture-list] (parameters)-> return type { function boby }
int main()
{
	 // ⼀个简单的lambda表达式 
	 auto add1 = [](int x, int y)->int {return x + y; };
	 cout << add1(1, 2) << endl;
	 // 1、捕捉为空也不能省略 
	 // 2、参数为空可以省略 
	 // 3、返回值可以省略，可以通过返回对象⾃动推导 
	 // 4、函数题不能省略 
	 auto func1 = [] 
	 {
		 cout << "hello bit" << endl;
		 return 0;
	 };
	 func1();
	 int a = 0, b = 1; 
	 auto swap1 = [](int& x, int& y)
	 {
		 int tmp = x;
		 x = y;
		 y = tmp;
	 };
	 swap1(a, b);
	 cout << a << ":" << b << endl;
	 return 0;
}

捕捉列表

lambda 表达式中默认只能⽤ lambda 函数体和参数中的变量，如果想⽤外层作⽤域中的变量就需要进⾏捕捉

第⼀种捕捉⽅式是在捕捉列表中显⽰的传值捕捉和传引⽤捕捉，捕捉的多个变量⽤逗号分割。[x，y，&z]表⽰x和y值捕捉，z引⽤捕捉

第⼆种捕捉⽅式是在捕捉列表中隐式捕捉，我们在捕捉列表写⼀个=表⽰隐式值捕捉，在捕捉列表写⼀个&表⽰隐式引⽤捕捉，这样我们 lambda 表达式中⽤了那些变量，编译器就会⾃动捕捉那些变量。

第三种捕捉⽅式是在捕捉列表中混合使⽤隐式捕捉和显⽰捕捉。[=, &x]表⽰其他变量隐式值捕捉，x引⽤捕捉；[&, x, y]表⽰其他变量引⽤捕捉，x和y值捕捉。当使⽤混合捕捉时，第⼀个元素必须是&或=，并且&混合捕捉时，后⾯的捕捉变量必须是值捕捉，同理=混合捕捉时，后⾯的捕捉变量必须是引⽤捕捉。

lambda 表达式如果在函数局部域中，他可以捕捉 lambda 位置之前定义的变量，不能捕捉静态局部变量和全局变量，静态局部变量和全局变量也不需要捕捉， lambda 表达式中可以直接使⽤。这也意味着 lambda 表达式如果定义在全局位置，捕捉列表必须为空。

默认情况下， lambda 捕捉列表是被const修饰的，也就是说传值捕捉的过来的对象不能修改，mutable加在参数列表的后⾯可以取消其常量性，也就说使⽤该修饰符后，传值捕捉的对象就可以修改了，但是修改还是形参对象，不会影响实参。使⽤该修饰符后，参数列表不可省略(即使参数为空)。

int x = 0;
// 捕捉列表必须为空，因为全局变量不⽤捕捉就可以⽤，没有可被捕捉的变量 
auto func1 = []()
{
 	x++;
};
int main()
{
	 // 只能⽤当前lambda局部域和捕捉的对象和全局对象 
	 int a = 0, b = 1, c = 2, d = 3;
	 auto func1 = [a, &b]
	 {
		 // 值捕捉的变量不能修改，引⽤捕捉的变量可以修改 
		 //a++;
		 b++;
		 int ret = a + b;
		 return ret;
	 };
	 cout << func1() << endl;
	 // 隐式值捕捉 
	 // ⽤了哪些变量就捕捉哪些变量 
	 auto func2 = [=]
	 {
		 int ret = a + b + c;
		 return ret;
	 };
	 cout << func2() << endl;
	 // 隐式引⽤捕捉 
	 // ⽤了哪些变量就捕捉哪些变量 
	 auto func3 = [&]
	 {
		 a++;
		 c++;
		 d++;
	 };
	 func3();
	 cout << a <<" "<< b <<" "<< c <<" "<< d <<endl;
	 // 混合捕捉1 
	 auto func4 = [&, a, b]
	 {
		 //a++;
		 //b++;
		 c++;
		 d++;
		 return a + b + c + d;
	 };
	 func4();
	 cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;
	 // 混合捕捉1 
	 auto func5 = [=, &a, &b]
	 {
		 a++;
		 b++;
		 /*c++;
		 d++;*/
		 return a + b + c + d;
	 };
	 func5();
	 cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;
	 // 局部的静态和全局变量不能捕捉，也不需要捕捉 
	 static int m = 0;
	 auto func6 = []
	 {
		 int ret = x + m;
		 return ret;
	 };
	 // 传值捕捉本质是⼀种拷⻉,并且被const修饰了 
	 // mutable相当于去掉const属性，可以修改了 
	 // 但是修改了不会影响外⾯被捕捉的值，因为是⼀种拷⻉ 
	 auto func7 = [=]()mutable
	 {
		 a++;
		 b++;
		 c++;
		 d++;
		 return a + b + c + d;
	 };
	 cout << func7() << endl;
	 cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;
 	 return 0;
}

lambda的应⽤

在学习 lambda 表达式之前，我们的使⽤的可调⽤对象只有函数指针和仿函数对象，函数指针的类型定义起来⽐较⿇烦，仿函数要定义⼀个类，相对会⽐较⿇烦。使⽤ lambda 去定义可调⽤对象，既简单⼜⽅便。

lambda 在很多其他地⽅⽤起来也很好⽤。⽐如线程中定义线程的执⾏函数逻辑，智能指针中定制删除器等， lambda 的应⽤还是很⼴泛的，以后我们会不断接触到。

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 } };
	 // 类似这样的场景，我们实现仿函数对象或者函数指针⽀持商品中 
	 // 不同项的⽐较，相对还是⽐较⿇烦的，那么这⾥lambda就很好⽤了 
	 sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess());
	 sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());
	 sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) 
	 {
	 	return g1._price < g2._price;
	 });
	 sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) 
	 {
	 	return g1._price > g2._price; 
	 });
	 sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) 
	 {
	 	return g1._evaluate < g2._evaluate;
	 });
	 sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) 
	 {
	 	return g1._evaluate > g2._evaluate;
	 });
	 return 0;
}

lambda的原理

lambda 的原理和范围for很像，编译后从汇编指令层的⻆度看，压根就没有 lambda 和范围for这样的东西。范围for底层是迭代器，⽽lambda底层是仿函数对象，也就说我们写了⼀个lambda 以后，编译器会⽣成⼀个对应的仿函数的类。

仿函数的类名是编译按⼀定规则⽣成的，保证不同的 lambda ⽣成的类名不同，lambda参数/返回类型/函数体就是仿函数operator()的参数/返回类型/函数体， lambda 的捕捉列表本质是⽣成的仿函数类的成员变量，也就是说捕捉列表的变量都是 lambda 类构造函数的实参，当然隐式捕捉，编译器要看使⽤哪些就传那些对象。

上⾯的原理，我们可以透过汇编层了解⼀下，下⾯第⼆段汇编层代码印证了上⾯的原理

class Rate
{
public:
	 Rate(double rate) 
	 : _rate(rate)
	 {}
	 double operator()(double money, int year)
	 {
	 	return money * _rate * year;
	 }
private:
 	double _rate;
};
int main()
{
	 double rate = 0.49;
	 // lambda
	 auto r2 = [rate](double money, int year) 
	 {
	 	return money * rate * year;
 	 };
	 // 函数对象 
	 Rate r1(rate);
	 r1(10000, 2);
	 r2(10000, 2);
	 auto func1 = [] {
	 cout << "hello world" << endl;
 };
 	func1();
 	return 0;
}

// lambda
 auto r2 = [rate](double money, int year) 
 {
 	return money * rate * year;
 };
// 捕捉列表的rate，可以看到作为lambda_1类构造函数的参数传递了，这样要拿去初始化成员变量

// 下⾯operator()中才能使⽤ 
00D8295C lea eax,[rate] 
00D8295F push eax 
00D82960 lea ecx,[r2] 
00D82963 call `main'::`2'::<lambda_1>::<lambda_1> (0D81F80h) 
 // 函数对象 
 Rate r1(rate);
00D82968 sub esp,8 
00D8296B movsd xmm0,mmword ptr [rate] 
00D82970 movsd mmword ptr [esp],xmm0 
00D82975 lea ecx,[r1] 
00D82978 call Rate::Rate (0D81438h) 
 r1(10000, 2);
00D8297D push 2 
00D8297F sub esp,8 
00D82982 movsd xmm0,mmword ptr [__real@40c3880000000000 (0D89B50h)] 
00D8298A movsd mmword ptr [esp],xmm0 
00D8298F lea ecx,[r1] 
00D82992 call Rate::operator() (0D81212h) 
// 汇编层可以看到r2 lambda对象调⽤本质还是调⽤operator()，类型是lambda_1,这个类型名 
// 的规则是编译器⾃⼰定制的，保证不同的lambda不冲突 
 r2(10000, 2);
00D82999 push 2 
00D8299B sub esp,8 
00D8299E movsd xmm0,mmword ptr [__real@40c3880000000000 (0D89B50h)] 
00D829A6 movsd mmword ptr [esp],xmm0 
00D829AB lea ecx,[r2] 
00D829AE call `main'::`2'::<lambda_1>::operator() (0D824C0h)

作者：酷酷的崽798

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