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C++開發(fā)者都應(yīng)該使用的10個(gè)C++11特性

開發(fā) 后端
在C++11新標(biāo)準(zhǔn)中,語言本身和標(biāo)準(zhǔn)庫都增加了很多新內(nèi)容,本文只涉及了一些皮毛。不過我相信這些新特性當(dāng)中有一些,應(yīng)該成為所有C++開發(fā)者的 常規(guī)裝備。你也許看到過許多類似介紹各種C++11特性的文章。下面是我總結(jié)的,C++開發(fā)者都需要學(xué)習(xí)和使用的C++11新特性。

在C++11新標(biāo)準(zhǔn)中,語言本身和標(biāo)準(zhǔn)庫都增加了很多新內(nèi)容,本文只涉及了一些皮毛。不過我相信這些新特性當(dāng)中有一些,應(yīng)該成為所有C++開發(fā)者的 常規(guī)裝備。你也許看到過許多類似介紹各種C++11特性的文章。下面是我總結(jié)的,C++開發(fā)者都需要學(xué)習(xí)和使用的C++11新特性。

auto

在C++11之前,auto關(guān)鍵字用來指定存儲(chǔ)期。在新標(biāo)準(zhǔn)中,它的功能變?yōu)轭愋屯茢?。auto現(xiàn)在成了一個(gè)類型的占位符,通知編譯器去根據(jù)初始化 代碼推斷所聲明變量的真實(shí)類型。各種作用域內(nèi)聲明變量都可以用到它。例如,名空間中,程序塊中,或是for循環(huán)的初始化語句中。

  1. auto i = 42;        // i is an int 
  2. auto l = 42LL;      // l is an long long 
  3. auto p = new foo(); // p is a foo* 

使用auto通常意味著更短的代碼(除非你所用類型是int,它會(huì)比auto少一個(gè)字母)。試想一下當(dāng)你遍歷STL容器時(shí)需要聲明的那些迭代器(iterator)。現(xiàn)在不需要去聲明那些typedef就可以得到簡潔的代碼了。

  1. std::map<std::string, std::vector<int>> map; 
  2. for(auto it = begin(map); it != end(map); ++it) 

需要注意的是,auto不能用來聲明函數(shù)的返回值。但如果函數(shù)有一個(gè)尾隨的返回類型時(shí),auto是可以出現(xiàn)在函數(shù)聲明中返回值位置。這種情況下,auto 并不是告訴編譯器去推斷返回類型,而是指引編譯器去函數(shù)的末端尋找返回值類型。在下面這個(gè)例子中,函數(shù)的返回值類型就是operator+操作符作用在 T1、T2類型變量上的返回值類型。

  1. template <typename T1, typename T2> 
  2. auto compose(T1 t1, T2 t2) -> decltype(t1 + t2) 
  3.    return t1+t2; 
  4. auto v = compose(2, 3.14); // v's type is double 

nullptr

以前都是用0來表示空指針的,但由于0可以被隱式類型轉(zhuǎn)換為整形,這就會(huì)存在一些問題。關(guān)鍵字nullptr是std::nullptr_t類型的 值,用來指代空指針。nullptr和任何指針類型以及類成員指針類型的空值之間可以發(fā)生隱式類型轉(zhuǎn)換,同樣也可以隱式轉(zhuǎn)換為bool型(取值為 false)。但是不存在到整形的隱式類型轉(zhuǎn)換。

  1. void foo(int* p) {} 
  2.   
  3. void bar(std::shared_ptr<int> p) {} 
  4.   
  5. int* p1 = NULL; 
  6. int* p2 = nullptr;   
  7. if(p1 == p2) 
  8.   
  9. foo(nullptr); 
  10. bar(nullptr); 
  11.   
  12. bool f = nullptr; 
  13. int i = nullptr; // error: A native nullptr can only be converted to bool or, using reinterpret_cast, to an integral type 

為了向前兼容,0仍然是個(gè)合法的空指針值。

Range-based for loops (基于范圍的for循環(huán))

為了在遍歷容器時(shí)支持”foreach”用法,C++11擴(kuò)展了for語句的語法。用這個(gè)新的寫法,可以遍歷C類型的數(shù)組、初始化列表以及任何重載了非成員的begin()和end()函數(shù)的類型。

如果你只是想對集合或數(shù)組的每個(gè)元素做一些操作,而不關(guān)心下標(biāo)、迭代器位置或者元素個(gè)數(shù),那么這種foreach的for循環(huán)將會(huì)非常有用。

  1. std::map<std::string, std::vector<int>> map; 
  2. std::vector<int> v; 
  3. v.push_back(1); 
  4. v.push_back(2); 
  5. v.push_back(3); 
  6. map["one"] = v; 
  7.   
  8. for(const auto& kvp : map) 
  9.   std::cout << kvp.first << std::endl; 
  10.   
  11.   for(auto v : kvp.second) 
  12.   { 
  13.      std::cout << v << std::endl; 
  14.   } 
  15.   
  16. int arr[] = {1,2,3,4,5}; 
  17. for(int& e : arr) 
  18.   e = e*e; 
  19.  
  20. C++ 11 CPP 11 features 

#p#

Override和final

我總覺得 C++中虛函數(shù)的設(shè)計(jì)很差勁,因?yàn)闀r(shí)至今日仍然沒有一個(gè)強(qiáng)制的機(jī)制來標(biāo)識(shí)虛函數(shù)會(huì)在派生類里被改寫。vitual關(guān)鍵字是可選的,這使得閱讀代碼變得很費(fèi)勁。因?yàn)榭赡苄枰匪莸嚼^承體系的源頭才能確定某個(gè)方法是否是虛函數(shù)。為了增加可讀性,我總是在派生類里也寫上virtual關(guān)鍵字,并且也鼓勵(lì)大家都這么做。即使這樣,仍然會(huì)產(chǎn)生一些微妙的錯(cuò)誤??聪旅孢@個(gè)例子:

  1. class B 
  2. public
  3.    virtual void f(short) {std::cout << "B::f" << std::endl;} 
  4. }; 
  5.   
  6. class D : public B 
  7. public
  8.    virtual void f(int) {std::cout << "D::f" << std::endl;} 
  9. }; 

D::f 按理應(yīng)當(dāng)重寫 B::f。然而二者的聲明是不同的,一個(gè)參數(shù)是short,另一個(gè)是int。因此D::f(原文為B::f,可能是作者筆誤——譯者注)只是擁有同樣名字 的另一個(gè)函數(shù)(重載)而不是重寫。當(dāng)你通過B類型的指針調(diào)用f()可能會(huì)期望打印出D::f,但實(shí)際上則會(huì)打出 B::f 。

另一個(gè)很微妙的錯(cuò)誤情況:參數(shù)相同,但是基類的函數(shù)是const的,派生類的函數(shù)卻不是。

  1. class B 
  2. public
  3.    virtual void f(intconst {std::cout << "B::f " << std::endl;} 
  4. }; 
  5.   
  6. class D : public B 
  7. public
  8.    virtual void f(int) {std::cout << "D::f" << std::endl;} 
  9. }; 

同樣,這兩個(gè)函數(shù)是重載而不是重寫,所以你通過B類型指針調(diào)用f()將打印B::f,而不是D::f。

幸運(yùn)的是,現(xiàn)在有一種方式能描述你的意圖。新標(biāo)準(zhǔn)加入了兩個(gè)新的標(biāo)識(shí)符(不是關(guān)鍵字)::

  1. override,表示函數(shù)應(yīng)當(dāng)重寫基類中的虛函數(shù)。
  2. final,表示派生類不應(yīng)當(dāng)重寫這個(gè)虛函數(shù)。

第一個(gè)的例子如下:

  1. class B 
  2. public
  3.    virtual void f(short) {std::cout << "B::f" << std::endl;} 
  4. }; 
  5.   
  6. class D : public B 
  7. public
  8.    virtual void f(int) override {std::cout << "D::f" << std::endl;} 
  9. }; 

現(xiàn)在這將觸發(fā)一個(gè)編譯錯(cuò)誤(后面那個(gè)例子,如果也寫上override標(biāo)識(shí),會(huì)得到相同的錯(cuò)誤提示):

  1. 'D::f' : method with override specifier 'override' did not override any base class methods 

另一方面,如果你希望函數(shù)不要再被派生類進(jìn)一步重寫,你可以把它標(biāo)識(shí)為final??梢栽诨惢蛉魏闻缮愔惺褂胒inal。在派生類中,可以同時(shí)使用override和final標(biāo)識(shí)。

  1. class B 
  2. public
  3.    virtual void f(int) {std::cout << "B::f" << std::endl;} 
  4. }; 
  5.   
  6. class D : public B 
  7. public
  8.    virtual void f(int) override final {std::cout << "D::f" << std::endl;} 
  9. }; 
  10.   
  11. class F : public D 
  12. public
  13.    virtual void f(int) override {std::cout << "F::f" << std::endl;} 
  14. }; 

被標(biāo)記成final的函數(shù)將不能再被F::f重寫。

Strongly-typed enums 強(qiáng)類型枚舉

傳統(tǒng)的C++枚舉類型存在一些缺陷:它們會(huì)將枚舉常量暴露在外層作用域中(這可能導(dǎo)致名字沖突,如果同一個(gè)作用域中存在兩個(gè)不同的枚舉類型,但是具有相同的枚舉常量就會(huì)沖突),而且它們會(huì)被隱式轉(zhuǎn)換為整形,無法擁有特定的用戶定義類型。

在C++11中通過引入了一個(gè)稱為強(qiáng)類型枚舉的新類型,修正了這種情況。強(qiáng)類型枚舉由關(guān)鍵字enum class標(biāo)識(shí)。它不會(huì)將枚舉常量暴露到外層作用域中,也不會(huì)隱式轉(zhuǎn)換為整形,并且擁有用戶指定的特定類型(傳統(tǒng)枚舉也增加了這個(gè)性質(zhì))。

  1. enum class Options {None, One, All}; 
  2. Options o = Options::All; 

#p#

Smart Pointers 智能指針

已經(jīng)有成千上萬的文章討論這個(gè)問題了,所以我只想說:現(xiàn)在能使用的,帶引用計(jì)數(shù),并且能自動(dòng)釋放內(nèi)存的智能指針包括以下幾種:

  • unique_ptr: 如果內(nèi)存資源的所有權(quán)不需要共享,就應(yīng)當(dāng)使用這個(gè)(它沒有拷貝構(gòu)造函數(shù)),但是它可以轉(zhuǎn)讓給另一個(gè)unique_ptr(存在move構(gòu)造函數(shù))。
  • shared_ptr:  如果內(nèi)存資源需要共享,那么使用這個(gè)(所以叫這個(gè)名字)。
  • weak_ptr: 持有被shared_ptr所管理對象的引用,但是不會(huì)改變引用計(jì)數(shù)值。它被用來打破依賴循環(huán)(想象在一個(gè)tree結(jié)構(gòu)中,父節(jié)點(diǎn)通過一個(gè)共享所有權(quán)的引 用(chared_ptr)引用子節(jié)點(diǎn),同時(shí)子節(jié)點(diǎn)又必須持有父節(jié)點(diǎn)的引用。如果這第二個(gè)引用也共享所有權(quán),就會(huì)導(dǎo)致一個(gè)循環(huán),最終兩個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)存都無法釋 放)。

另一方面,auto_ptr已經(jīng)被廢棄,不會(huì)再使用了。

什么時(shí)候使用unique_ptr,什么時(shí)候使用shared_ptr取決于對所有權(quán)的需求,我建議閱讀以下的討 論:http://stackoverflow.com/questions/15648844/using-smart-pointers-for- class-members

以下第一個(gè)例子使用了unique_ptr。如果你想把對象所有權(quán)轉(zhuǎn)移給另一個(gè)unique_ptr,需要使用std::move(我會(huì)在最后幾段討論這個(gè)函數(shù))。在所有權(quán)轉(zhuǎn)移后,交出所有權(quán)的智能指針將為空,get()函數(shù)將返回nullptr。

  1. void foo(int* p) 
  2. std::cout << *p << std::endl; 
  3. std::unique_ptr<int> p1(new int(42)); 
  4. std::unique_ptr<int> p2 = std::move(p1); // transfer ownership 
  5.   
  6. if(p1) 
  7. foo(p1.get()); 
  8.   
  9. (*p2)++; 
  10.   
  11. if(p2) 
  12. foo(p2.get()); 

第二個(gè)例子展示了shared_ptr。用法相似,但語義不同,此時(shí)所有權(quán)是共享的。

  1. void foo(int* p) 
  2. void bar(std::shared_ptr<int> p) 
  3. ++(*p); 
  4. std::shared_ptr<int> p1(new int(42)); 
  5. std::shared_ptr<int> p2 = p1; 
  6.   
  7. bar(p1); 
  8. foo(p2.get()); 

第一個(gè)聲明和以下這行是等價(jià)的:

  1. auto p3 = std::make_shared<int>(42); 

make_shared<T>是一個(gè)非成員函數(shù),使用它的好處是可以一次性分配共享對象和智能指針自身的內(nèi)存。而顯示地使用 shared_ptr構(gòu)造函數(shù)來構(gòu)造則至少需要兩次內(nèi)存分配。除了會(huì)產(chǎn)生額外的開銷,還可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。在下面這個(gè)例子中,如果seed()拋出一個(gè) 錯(cuò)誤就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存泄漏。

  1. void foo(std::shared_ptr<int> p, int init) 
  2. *p = init; 
  3. foo(std::shared_ptr<int>(new int(42)), seed()); 

如果使用make_shared就不會(huì)有這個(gè)問題了。第三個(gè)例子展示了weak_ptr。注意,你必須調(diào)用lock()來獲得被引用對象的shared_ptr,通過它才能訪問這個(gè)對象。

  1. auto p = std::make_shared<int>(42); 
  2. std::weak_ptr<int> wp = p; 
  3.   
  4. auto sp = wp.lock(); 
  5. std::cout << *sp << std::endl; 
  6.   
  7. p.reset(); 
  8.   
  9. if(wp.expired()) 
  10. std::cout << "expired" << std::endl; 

如果你試圖鎖定(lock)一個(gè)過期(指被弱引用對象已經(jīng)被釋放)的weak_ptr,那你將獲得一個(gè)空的shared_ptr.

Lambdas

匿名函數(shù)(也叫l(wèi)ambda)已經(jīng)加入到C++中,并很快異軍突起。這個(gè)從函數(shù)式編程中借來的強(qiáng)大特性,使很多其他特性以及類庫得以實(shí)現(xiàn)。你可以在 任何使用函數(shù)對象或者函子(functor)或std::function的地方使用lambda。你可以從這里 (http://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd293603.aspx)找到語法說明。

  1. std::vector<int> v; 
  2. v.push_back(1); 
  3. v.push_back(2); 
  4. v.push_back(3); 
  5.   
  6. std::for_each(std::begin(v), std::end(v), [](int n) {std::cout << n << std::endl;}); 
  7.   
  8. auto is_odd = [](int n) {return n%2==1;}; 
  9. auto pos = std::find_if(std::begin(v), std::end(v), is_odd); 
  10. if(pos != std::end(v)) 
  11. std::cout << *pos << std::endl; 

#p#

更復(fù)雜的是遞歸lambda??紤]一個(gè)實(shí)現(xiàn)Fibonacci函數(shù)的lambda。如果你試圖用auto來聲明,就會(huì)得到一個(gè)編譯錯(cuò)誤。

  1. auto fib = [&fib](int n) {return n < 2 ? 1 : fib(n-1) + fib(n-2);};
  1. error C3533: 'auto &': a parameter cannot have a type that contains 'auto' 
  2. error C3531: 'fib': a symbol whose type contains 'auto' must have an initializer 
  3. error C3536: 'fib': cannot be used before it is initialized 
  4. error C2064: term does not evaluate to a function taking 1 arguments 

問題出在auto意味著對象類型由初始表達(dá)式?jīng)Q定,然而初始表達(dá)式又包含了對其自身的引用,因此要求先知道它的類型,這就導(dǎo)致了無窮遞歸。解決問題的關(guān)鍵就是打破這種循環(huán)依賴,用std::function顯式的指定函數(shù)類型:

  1. std::function<int(int)> lfib = [&lfib](int n) {return n < 2 ? 1 : lfib(n-1) + lfib(n-2);}; 

非成員begin()和end()

也許你注意到了,我在前面的例子中已經(jīng)用到了非成員begin()和end()函數(shù)。他們是新加入標(biāo)準(zhǔn)庫的,除了能提高了代碼一致性,還有助于更多 地使用泛型編程。它們和所有的STL容器兼容。更重要的是,他們是可重載的。所以它們可以被擴(kuò)展到支持任何類型。對C類型數(shù)組的重載已經(jīng)包含在標(biāo)準(zhǔn)庫中 了。

我們還用上一個(gè)例子中的代碼來說明,在這個(gè)例子中我打印了一個(gè)數(shù)組然后查找它的第一個(gè)偶數(shù)元素。如果std::vector被替換成C類型數(shù)組。代碼可能看起來是這樣的:

  1. int arr[] = {1,2,3}; 
  2. std::for_each(&arr[0], &arr[0]+sizeof(arr)/sizeof(arr[0]), [](int n) {std::cout << n << std::endl;}); 
  3.   
  4. auto is_odd = [](int n) {return n%2==1;}; 
  5. auto begin = &arr[0]; 
  6. auto end = &arr[0]+sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); 
  7. auto pos = std::find_if(begin, end, is_odd); 
  8. if(pos != end) 
  9. std::cout << *pos << std::endl; 

如果使用非成員的begin()和end()來實(shí)現(xiàn),就會(huì)是以下這樣的:

  1. int arr[] = {1,2,3}; 
  2. std::for_each(std::begin(arr), std::end(arr), [](int n) {std::cout << n << std::endl;}); 
  3.   
  4. auto is_odd = [](int n) {return n%2==1;}; 
  5. auto pos = std::find_if(std::begin(arr), std::end(arr), is_odd); 
  6. if(pos != std::end(arr)) 
  7. std::cout << *pos << std::endl; 

這基本上和使用std::vecto的代碼是完全一樣的。這就意味著我們可以寫一個(gè)泛型函數(shù)處理所有支持begin()和end()的類型。

  1. template <typename Iterator> 
  2. void bar(Iterator begin, Iterator end) 
  3. std::for_each(begin, end, [](int n) {std::cout << n << std::endl;}); 
  4.   
  5. auto is_odd = [](int n) {return n%2==1;}; 
  6. auto pos = std::find_if(begin, end, is_odd); 
  7. if(pos != end) 
  8. std::cout << *pos << std::endl; 
  9.   
  10. template <typename C> 
  11. void foo(C c) 
  12. bar(std::begin(c), std::end(c)); 
  13.   
  14. template <typename T, size_t N> 
  15. void foo(T(&arr)[N]) 
  16. bar(std::begin(arr), std::end(arr)); 
  17.   
  18. int arr[] = {1,2,3}; 
  19. foo(arr); 
  20.   
  21. std::vector<int> v; 
  22. v.push_back(1); 
  23. v.push_back(2); 
  24. v.push_back(3); 
  25. foo(v); 

static_assert和 type traits

static_assert提供一個(gè)編譯時(shí)的斷言檢查。如果斷言為真,什么也不會(huì)發(fā)生。如果斷言為假,編譯器會(huì)打印一個(gè)特殊的錯(cuò)誤信息。

  1. template <typename T, size_t Size> 
  2. class Vector 
  3.    static_assert(Size < 3, "Size is too small"); 
  4.    T _points[Size]; 
  5. }; 
  6.   
  7. int main() 
  8.    Vector<int, 16> a1; 
  9.    Vector<double, 2> a2; 
  10.    return 0; 
  11. }
  1. error C2338: Size is too small 
  2. see reference to class template instantiation 'Vector<T,Size>' being compiled 
  3.    with 
  4.    [ 
  5.       T=double
  6.       Size=2 
  7.    ] 

#p#

static_assert和type traits一起使用能發(fā)揮更大的威力。type traits是一些class,在編譯時(shí)提供關(guān)于類型的信息。在頭文件<type_traits>中可以找到它們。這個(gè)頭文件中有好幾種 class: helper class,用來產(chǎn)生編譯時(shí)常量。type traits class,用來在編譯時(shí)獲取類型信息,還有就是type transformation class,他們可以將已存在的類型變換為新的類型。

下面這段代碼原本期望只做用于整數(shù)類型。

  1. template <typename T1, typename T2> 
  2. auto add(T1 t1, T2 t2) -> decltype(t1 + t2) 
  3. return t1 + t2; 

但是如果有人寫出如下代碼,編譯器并不會(huì)報(bào)錯(cuò)

  1. std::cout << add(1, 3.14) << std::endl; 
  2. std::cout << add("one", 2) << std::endl; 

程序會(huì)打印出4.14和”e”。但是如果我們加上編譯時(shí)斷言,那么以上兩行將產(chǎn)生編譯錯(cuò)誤。

  1. template <typename T1, typename T2> 
  2. auto add(T1 t1, T2 t2) -> decltype(t1 + t2) 
  3.    static_assert(std::is_integral<T1>::value, "Type T1 must be integral"); 
  4.    static_assert(std::is_integral<T2>::value, "Type T2 must be integral"); 
  5.   
  6.    return t1 + t2; 
  7. }
  1. error C2338: Type T2 must be integral 
  2. see reference to function template instantiation 'T2 add<int,double>(T1,T2)' being compiled 
  3.    with 
  4.    [ 
  5.       T2=double
  6.       T1=int 
  7.    ] 
  8. error C2338: Type T1 must be integral 
  9. see reference to function template instantiation 'T1 add<const char*,int>(T1,T2)' being compiled 
  10.    with 
  11.    [ 
  12.       T1=const char *, 
  13.       T2=int 
  14.    ] 

Move semantics (Move語義)

這是C++11中所涵蓋的另一個(gè)重要話題。就這個(gè)話題可以寫出一系列文章,僅用一個(gè)段落來說明顯然是不夠的。因此在這里我不會(huì)過多的深入細(xì)節(jié),如果你還不是很熟悉這個(gè)話題,我鼓勵(lì)你去閱讀更多地資料。

C++11加入了右值引用(rvalue reference)的概念(用&&標(biāo)識(shí)),用來區(qū)分對左值和右值的引用。左值就是一個(gè)有名字的對象,而右值則是一個(gè)無名對象(臨時(shí)對 象)。move語義允許修改右值(以前右值被看作是不可修改的,等同于const T&類型)。

C++的class或者struct以前都有一些隱含的成員函數(shù):默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)(僅當(dāng)沒有顯示定義任何其他構(gòu)造函數(shù)時(shí)才存在),拷貝構(gòu)造函數(shù),析構(gòu) 函數(shù)還有拷貝賦值操作符。拷貝構(gòu)造函數(shù)和拷貝賦值操作符提供bit-wise的拷貝(淺拷貝),也就是逐個(gè)bit拷貝對象。也就是說,如果你有一個(gè)類包含 指向其他對象的指針,拷貝時(shí)只會(huì)拷貝指針的值而不會(huì)管指向的對象。在某些情況下這種做法是沒問題的,但在很多情況下,實(shí)際上你需要的是深拷貝,也就是說你 希望拷貝指針?biāo)赶虻膶ο蟆6皇强截愔羔樀闹?。這種情況下,你需要顯示地提供拷貝構(gòu)造函數(shù)與拷貝賦值操作符來進(jìn)行深拷貝。

如果你用來初始化或拷貝的源對象是個(gè)右值(臨時(shí)對象)會(huì)怎么樣呢?你仍然需要拷貝它的值,但隨后很快右值就會(huì)被釋放。這意味著產(chǎn)生了額外的操作開銷,包括原本并不需要的空間分配以及內(nèi)存拷貝。

現(xiàn)在說說move constructor和move assignment operator。這兩個(gè)函數(shù)接收T&&類型的參數(shù),也就是一個(gè)右值。在這種情況下,它們可以修改右值對象,例如“偷走”它們內(nèi)部指針?biāo)?指向的對象。舉個(gè)例子,一個(gè)容器的實(shí)現(xiàn)(例如vector或者queue)可能包含一個(gè)指向元素?cái)?shù)組的指針。當(dāng)用一個(gè)臨時(shí)對象初始化一個(gè)對象時(shí),我們不需 要分配另一個(gè)數(shù)組,從臨時(shí)對象中把值復(fù)制過來,然后在臨時(shí)對象析構(gòu)時(shí)釋放它的內(nèi)存。我們只需要將指向數(shù)組內(nèi)存的指針值復(fù)制過來,由此節(jié)約了一次內(nèi)存分配, 一次元數(shù)組的復(fù)制以及后來的內(nèi)存釋放。

以下代碼實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡易的buffer。這個(gè)buffer有一個(gè)成員記錄buffer名稱(為了便于以下的說明),一個(gè)指針(封裝在unique_ptr中)指向元素為T類型的數(shù)組,還有一個(gè)記錄數(shù)組長度的變量。

#p#

  1. template <typename T> 
  2. class Buffer 
  3.    std::string          _name; 
  4.    size_t               _size; 
  5.    std::unique_ptr<T[]> _buffer; 
  6.   
  7. public
  8.    // default constructor 
  9.    Buffer(): 
  10.       _size(16), 
  11.       _buffer(new T[16]) 
  12.    {} 
  13.   
  14.    // constructor 
  15.    Buffer(const std::string& name, size_t size): 
  16.       _name(name), 
  17.       _size(size), 
  18.       _buffer(new T[size]) 
  19.    {} 
  20.   
  21.    // copy constructor 
  22.    Buffer(const Buffer& copy): 
  23.       _name(copy._name), 
  24.       _size(copy._size), 
  25.       _buffer(new T[copy._size]) 
  26.    { 
  27.       T* source = copy._buffer.get(); 
  28.       T* dest = _buffer.get(); 
  29.       std::copy(source, source + copy._size, dest); 
  30.    } 
  31.   
  32.    // copy assignment operator 
  33.    Buffer& operator=(const Buffer& copy) 
  34.    { 
  35.       if(this != ©) 
  36.       { 
  37.          _name = copy._name; 
  38.   
  39.          if(_size != copy._size) 
  40.          { 
  41.             _buffer = nullptr; 
  42.             _size = copy._size; 
  43.             _buffer = _size > 0 > new T[_size] : nullptr; 
  44.          } 
  45.   
  46.          T* source = copy._buffer.get(); 
  47.          T* dest = _buffer.get(); 
  48.          std::copy(source, source + copy._size, dest); 
  49.       } 
  50.   
  51.       return *this
  52.    } 
  53.   
  54.    // move constructor 
  55.    Buffer(Buffer&& temp): 
  56.       _name(std::move(temp._name)), 
  57.       _size(temp._size), 
  58.       _buffer(std::move(temp._buffer)) 
  59.    { 
  60.       temp._buffer = nullptr; 
  61.       temp._size = 0; 
  62.    } 
  63.   
  64.    // move assignment operator 
  65.    Buffer& operator=(Buffer&& temp) 
  66.    { 
  67.       assert(this != &temp); // assert if this is not a temporary 
  68.   
  69.       _buffer = nullptr; 
  70.       _size = temp._size; 
  71.       _buffer = std::move(temp._buffer); 
  72.   
  73.       _name = std::move(temp._name); 
  74.   
  75.       temp._buffer = nullptr; 
  76.       temp._size = 0; 
  77.   
  78.       return *this
  79.    } 
  80. }; 
  81.   
  82. template <typename T> 
  83. Buffer<T> getBuffer(const std::string& name) 
  84.    Buffer<T> b(name, 128); 
  85.    return b; 
  86. int main() 
  87.    Buffer<int> b1; 
  88.    Buffer<int> b2("buf2", 64); 
  89.    Buffer<int> b3 = b2; 
  90.    Buffer<int> b4 = getBuffer<int>("buf4"); 
  91.    b1 = getBuffer<int>("buf5"); 
  92.    return 0; 

默認(rèn)的copy constructor以及copy assignment operator大家應(yīng)該很熟悉了。C++11中新增的是move constructor以及move assignment operator,這兩個(gè)函數(shù)根據(jù)上文所描述的move語義實(shí)現(xiàn)。如果你運(yùn)行這段代碼,你就會(huì)發(fā)現(xiàn)b4構(gòu)造時(shí),move constructor會(huì)被調(diào)用。同樣,對b1賦值時(shí),move assignment operator會(huì)被調(diào)用。原因就在于getBuffer()的返回值是一個(gè)臨時(shí)對象——也就是右值。

你也許注意到了,move constuctor中當(dāng)我們初始化變量name和指向buffer的指針時(shí),我們使用了std::move。name實(shí)際上是一個(gè) string,std::string實(shí)現(xiàn)了move語義。std::unique_ptr也一樣。但是如果我們寫_name(temp._name), 那么copy constructor將會(huì)被調(diào)用。不過對于_buffer來說不能這么寫,因?yàn)閟td::unique_ptr沒有copy constructor。但為什么std::string的move constructor此時(shí)沒有被調(diào)到呢?這是因?yàn)殡m然我們使用一個(gè)右值調(diào)用了Buffer的move constructor,但在這個(gè)構(gòu)造函數(shù)內(nèi),它實(shí)際上是個(gè)左值。為什么?因?yàn)樗怯忻值?mdash;—“temp”。一個(gè)有名字的對象就是左值。為了再把它變?yōu)?右值(以便調(diào)用move constructor)必須使用std::move。這個(gè)函數(shù)僅僅是把一個(gè)左值引用變?yōu)橐粋€(gè)右值引用。

更新:雖然這個(gè)例子是為了說明如何實(shí)現(xiàn)move constructor以及move assignment operator,但具體的實(shí)現(xiàn)方式并不是唯一的。在本文的回復(fù)中Member 7805758同學(xué)提供了另一種可能的實(shí)現(xiàn)。為了方便查看,我把它也列在下面:

  1. template <typename T> 
  2. class Buffer 
  3.    std::string          _name; 
  4.    size_t               _size; 
  5.    std::unique_ptr<T[]> _buffer; 
  6.   
  7. public
  8.    // constructor 
  9.    Buffer(const std::string& name = ""size_t size = 16): 
  10.       _name(name), 
  11.       _size(size), 
  12.       _buffer(size? new T[size] : nullptr) 
  13.    {} 
  14.   
  15.    // copy constructor 
  16.    Buffer(const Buffer& copy): 
  17.       _name(copy._name), 
  18.       _size(copy._size), 
  19.       _buffer(copy._size? new T[copy._size] : nullptr) 
  20.    { 
  21.       T* source = copy._buffer.get(); 
  22.       T* dest = _buffer.get(); 
  23.       std::copy(source, source + copy._size, dest); 
  24.    } 
  25.   
  26.    // copy assignment operator 
  27.    Buffer& operator=(Buffer copy) 
  28.    { 
  29.        swap(*this, copy); 
  30.        return *this
  31.    } 
  32.   
  33.    // move constructor 
  34.    Buffer(Buffer&& temp):Buffer() 
  35.    { 
  36.       swap(*this, temp); 
  37.    } 
  38.   
  39.    friend void swap(Buffer& first, Buffer& second) noexcept 
  40.    { 
  41.        using std::swap; 
  42.        swap(first._name  , second._name); 
  43.        swap(first._size  , second._size); 
  44.        swap(first._buffer, second._buffer); 
  45.    } 
  46. }; 

結(jié)論

關(guān)于C++11還有很多要說的。本文只是各種入門介紹中的一個(gè)。本文展示了一系列C++開發(fā)者應(yīng)當(dāng)使用的核心語言特性與標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)。然而我建議你能更加深入地學(xué)習(xí),至少也要再看看本文所介紹的特性中的部分。

原文鏈接:http://www.codeproject.com/Articles/570638/Ten-Cplusplus11-Features-Every-Cplusplus-Developer

譯文鏈接:http://blog.jobbole.com/44015/

 

責(zé)任編輯:陳四芳 來源: 伯樂在線
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