【C++】C++11（列表初始化和右值引用）

前言：

C++的发展其实并不是一蹴而就的，他经历了很多阶段，本章开始，我们将进入C++11的学习。我们大致来看一下C++的发展历程：

当然在这些之中还发行了其他的版本，C++还在不断的向后发展。但是：现在公司主流使用还是 C++98和C++11 。

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官方网站--->C++官网

（一）统一的列表初始化

（1）{ }初始化

（2）std::initializer_list

（2）强制生成默认函数的关键字default

（3）禁止生成默认函数的关键字delete

（一）统一的列表初始化

（1）{ }初始化

在我们之前学的C++98中，我们初始化一个变量或者是一个数组或一个对象可以是：

struct Point
{
	Point(int x = 1, int y = 2)
		: _x(x)
		, _y(y)
	{}

	int _x;
	int _y;
};

int main()
{
	int x1 = 1;
	int x2 = int();
	
	int* p1 = new int(1);
	int* p2 = new int[3]{ int(1),int(3),int(4) };
	int* p3 = new int[3]{ 1,3,4 };
	
	Point p(1, 2);
	Point();
	
	return 0;
}

现在在C++11中我们可以按照如下的方式初始化：

可以省去赋值符号。

int main()
{
	int x1 = { 2 };
	int x2{ 3 };

	int array1[]{ 1, 2, 3, 4, 5 };
	int array2[5]{ 0 };

	Point p{ 1, 2 };

	return 0;
}

上面支持，本质就更好支持new[]的初始化问题：

C++98只能new单个对象，new多个对象没办法很好的初始化了，定义一个对象数组是很不方便的，至少应该如下定义：

int main()
{
	Point p1, p2, p3, p4;
	Point* pp1 = new Point[]{ p1, p2, p3, p4 };
	Point* pp2 = new Point[]{ Point(1, 1), Point(2, 2), Point(3, 3), Point(4, 4) };

	return 0;
}

而在C++11中我们直接可以：

int main()
{
	Point p1[] = { {1, 1}, {2, 2}, {3, 3}, {4, 4} };
	Point p2[]{ {1, 1}, {2, 2}, {3, 3}, {4, 4} };
	Point* p3 = new Point[]{ {1, 1}, {2, 2}, {3, 3}, {4, 4} };

	return 0;
}

类比C++98的隐式类型转换：

C++98中我们知道，单参数的构造函数可以直接给个值直接构造，C++11可以说是对C++98这一特性进行了延伸：

class Date
{
public:
	//explicit Date(int year, int month, int day)
	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{ 2023, 3, 7 };
	Date d2 = { 2023, 3, 7 };

	return 0;
}

可以理解成C++98是单参数隐式类型转换，C++11是多参数隐式类型转换（同时支持了把=去掉）
同样的类似于C++98，如果不想发生隐式类型转化，加上explicit

（2）std::initializer_list

大家思考一个问题：

class Date
{
public:
	//explicit Date(int year, int month, int day)
	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;
};

//以vector，和map为例，C++11之后就我们之前学的容器可以直接通过{ } 列表初始化了：
int main()
{
	vector<Date> v1 = { { 2023, 3, 7 }, { 2023, 3, 7 }, { 2023, 3, 7 } };
	vector<Date> v2{ { 2023, 3, 7 }, { 2023, 3, 7 }, { 2023, 3, 7 } };

	map<string, string> dict1 = { { "string", "字符串" }, { "sort", "排序" } };
	map<string, string> dict2{ { "string", "字符串" }, { "sort", "排序" } };

	return 0;
}

我们为什么可以用 { } 初始化了？他的底层是什么呢？

有的人会说是构造函数初始化，有的人会说是迭代器初始化...

其实都不是，我们以vector为例，我们看库中的介绍

既然不是迭代器等初始化，那么应该是这个C++11新出来的容器进行的初始化，这就是我们接下来将要学习的initializer_list容器。

如果上述只是在猜测层面，我们可以用代码验证一下：

所以经过检验，我们支持{ }初始化是因为C++11提供了initializer_list容器并在其他容器中支持用initializer_list初始化的构造函数。

底层大概的样子：

是只能读不能写的
可以认为在某个区域开了一块空间，将花括号中的东西存起来
可以认为是常量的数组把它支持起来了

这里可以看到，std::initializer_list支持迭代器

注意：

std::initializer_list内容是不能被改的

综上：

std::initializer_list是C++11新提出来的
有了std::initializer_list，之前学的容器也都支持了用{ }列表初始化

以vector，和map为例，C++11之后就我们之前学的容器可以直接通过{ } 列表初始化了：

int main()
{
	vector<Date> v1 = { { 2023, 3, 7 }, { 2023, 3, 7 }, { 2023, 3, 7 } };
	vector<Date> v2{ { 2023, 3, 7 }, { 2023, 3, 7 }, { 2023, 3, 7 } };

	map<string, string> dict1 = { { "string", "字符串" }, { "sort", "排序" } };
	map<string, string> dict2{ { "string", "字符串" }, { "sort", "排序" } };

	return 0;
}

先构造一个initializer_list，再用initializer_list构造一个vector，具体过程：

也可以和之前隐式类型转换联系起来，也是中间产生了一个临时对象（initializer_list），再用临时对象去拷贝构造。

（二）右值引用

（1）什么是左、右值

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

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
一个左值经过move之后就可以变成一个右值
右值引用就是对右值的引用，给右值取别名

总结：

不能说出现在赋值符号左边的就叫左值，在赋值符号右边的也有可能是左值（int a = 1; int b = a） a 可以赋值和取地址，右值却不能出现在赋值符号的左边，const修饰的对象也叫左值（特例），左值一定可以取地址，但不一定能赋值，右值不能出现在赋值符号左边，右值不能取地址。

int main()
{
	//左值
	int a = 1;
	int& b = a;

	//右值
	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;
}

注意：

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。

（2）右值的分类

上述我们讲到右值不能放在 = 符号的左边，即不能赋值，我们可以理解成其是一个临时对象，具有const属性的一个临时对象，我们对其进行详细的分类，分成两类：

纯右值：
10、a + b…
将亡值：
匿名对象string(“222”)、to_string(1234)、自定义的对象、move(s1)…

（3）左值引用和右值引用的比较

左值引用：

左值引用只能引用左值，不能引用右值
但是const左值引用既可引用左值，也可引用右值

右值引用：

右值引用只能右值，不能引用左值
但是右值引用可以引用move以后的左值

注意：

我们可以理解成右值是临时对象，具有const属性不能被修改的值
所以我们可以用const类型的引用来接收一个右值
我们之前用const类型的引用来接收一个左值是因为权限是可以缩小的，但是权限不能放大


//
//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()
//{
//	int a = 1;
//	int& aa1 = a;
//	//int& aa2 = 1;//编译不通过
//	int&& aa2 = 1;//右值引用
//
//	const int& aa3 = 1;//见上
//
//
//}


//
//右值引用总结：
//1. 右值引用只能右值，不能引用左值。
//2. 但是右值引用可以move以后的左值。
//int main()
//{
//	int a1 = 1;
//	int a2 = 2;
//	int&& aa1 = move(a1);
//	int&& aa2 = 2;
//	int&& aa3 = a1 + a2;
//
//}

（4）右值的使用场景

在我们之前的C++学习中，我们学的都是左值引用，左值引用可以提高程序的效率，特别是函数传引用返回的时候。

但是对于一些场景，左值引用就会失去作用：

左值引用的短板：

虽然左值引用在函数中返回一个引用可以提高效率，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
此时就只能传值返回，例如：string中的 to_string(int value)函数中可以看到，这里只能使用传值回，传值返回会导致至少1次拷贝构造，编译器会优化（如果是一些旧一点的编译器可能是两次拷贝构造）

比如我们在模拟实现string的时候，有实现to_string函数：

这里的str就是局部变量，我们没法传引用返回，这样就会导致效率的变低。

当然了，有的编译器会进行优化处理：

很显然即使是编译器优化了之后，也是至少有一次拷贝。

我们下面引用一个形象化的例子：

众所周知把大象放到冰箱里一共有三步：

第一步：打开冰箱门
第二步：把大象放进去
第三步：关上冰箱门

那么将大象从一号冰箱放到二号冰箱一共有几步：

传统方法：在二号冰箱里复制一份一模一样的大象，再将一号冰箱里的大象干掉
C++98拷贝方法：函数的传值返回就是按照这种方法，这还是编译器优化之后的样子，优化之前中间还有个临时变量，并且是深拷贝返回，效率更低下！
聪明办法：直接把冰箱的一号和二号的编号调换一下，这样就实现了大象在二号冰箱里了
C++11右值引用方法：当函数传一个将亡值（右值）返回的时候，C++11提供了一个移动构造，直接用另一个新的对象的指针来接管了原来的对象。

右值引用句应用了类似上述聪明的方法一样：

右值引用和移动语义解决上述问题：

在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

C++11中编译器会直接将传值返回识别成一个右值，然后调用移动构造：

在我们之前没有移动构造的时候，我们调用的是拷贝构造，之前我们提到过const类型既可以接收右值，也可以接收左值，所以之前我们是能匹配的上的，但是现在现在有了移动构造，编译器会匹配最匹配的那一个构造函数。

将一个左值move之后就成了右值，右值的资源有可能会被转移：

（三）新的类功能

（1）移动构造和移动赋值

默认成员函数：

原来C++类中，有6个默认成员函数：
- 构造函数
- 析构函数
- 拷贝构造函数
- 拷贝赋值重载
- 取地址重载
- const 取地址重载

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
移动构造和移动赋值是有条件的，并且默认生成的达到不了我们想要的效果
所以一般我们自己实现

要求：

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，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。
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)
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。

STL的容器，C++11以后，都提供移动构造和移动赋值，右值引用 + 移动构造补齐了C+ +传参和传返回值的最后一块短板。

STL容器中的各种插入也用到了右值引用：==

当这些容器的元素是某个对象的时候，插入的话要new一个新的元素，也会产生深拷贝的问题，所以这里用到右值引用将会非常方便：

注意：

不要随意的将左值move成右值，不然会造成资源的丢失！！
比如你初始化下面s2后，然后将它move成右值了，再想找它就找不到了！

（2）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default关键字显示指定移动构造生成。

class Person
{
public:
	Person(const char* name = "", int age = 0)
		:_name(name)
		, _age(age)
	{}

	//不仅不让调用还不让生成 -- 对于内置类型完成值拷贝
	//对于自定义类型有移动构造调用移动构造，没移动构造调用拷贝构造
	//Person(const Person& p) = delete;

	//强制生成移动构造
	Person(Person&& pp) = default;

	//我们显示写完拷贝构造，默认生成的移动赋值也不见了
	//所以要强制生成移动赋值
	Person& operator=(Person&& pp) = default;

	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:
	YY::string _name;
	int _age;
};

int main()
{
	Person s1;
	Person s2 = s1; //拷贝构造
	Person s3 = std::move(s1); //移动构造
	Person s4;
	s4 = std::move(s2);

	return 0;
}

当出现拷贝构造的时候，那么就不会生成默认的移动构造，都去走拷贝构造了，这时候我们可以强制生成（默认的）移动构造，这时内置类型值拷贝，自定义类型调用其移动构造，没有移动构造就调用其拷贝构造。

同样的，移动赋值也是同样的道理，也可以有default。

（3）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，并且只声明补丁而已，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。

我们不想用到默认生成的成员函数的时候就可以直接delete掉，强制其不生成。


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

感谢您的阅读！