C++11（上）：新特性讲解

C++11新特性讲解

- 前言
- 1.列表初始化
- - 1.1{ }初始化
  - 1.2std::initializer_list
- 2.类型推导
- - 2.1 auto
  - 2.2 typeid
  - 2.3 decltype
- 3.范围for
- 4.STL的变化
- - 4.1新容器
  - 4.2容器的新方法
- 5.右值引用和移动语义
- - 5.1 左值引用和右值引用
  - 5.2 左值引用与右值引用比较
  - 5.3 右值引用的使用场景
  - 5.4 右值、左值引用的其它使用场景
  - 5.5 万能引用和完美转发
- 6.新的类功能
- - 6.1默认成员函数
  - 6.2类成员变量初始化
  - 6.3强制、禁止生成默认函数
  - 6.4继承和多态中的final与override关键字
- 7.可变参数模板
- - 7.1可变参数的函数模板
  - 7.2遍历可变参数包的方式
  - 7.3模板参数包的作用
- 8.lambda表达式
- - 8.1lambda的应用
  - 8.2lambda表达式的语法
  - 8.3lambda表达式的底层
- 9.包装器
- - 9.1function
  - 9.2bind

前言

C++11打算出三篇，第一篇内容最多最杂，后面两篇分别是线程库和智能指针。

1.列表初始化

1.1{ }初始化

在C++98中，标准允许使用花括号{}对数组或者结构体元素进行统一的列表初始值设定。比如：

//也算是兼容C
struct Point
{
	int _x;
	int _y;
};
int main()
{
	int array1[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	int array2[5] = { 0 };
	Point p = { 1, 2 };
	return 0;
}

C++11扩大了{ }(初始化列表)的使用范围，使其可用于所有的内置类型和用户自定义的类型，使用初始化列表时，可添加等号(=)，也可不添加。

struct Point
{
	int _x;
	int _y;
};
int main()
{
	int x1 = 1;
	int x2{ 2 };
	int array1[]{ 1, 2, 3, 4, 5 };
	int array2[5]{ 0 };
	Point p{ 1, 2 };
	// C++11中列表初始化也可以适用于new表达式中
	int* pa = new int[4] { 0 };
	return 0;
}

创建对象时也可以使用列表初始化方式调用构造函数初始化：

class Date
{
public:
	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(2022, 1, 1); // old style

	// C++11支持的列表初始化，下面两个会调用构造函数初始化
	Date d2{ 2022, 1, 2 };
	Date d3 = { 2022, 1, 3 };
	return 0;
}

1.2std::initializer_list

initializer_list是C++11新增加的容器，底层就是一个数组。下面看看用法：

//initializer_list比较特殊，只支持了size()和迭代器
//直接用只有遍历
int main()
{
	//这里初始化其实是构造初始化，先不在意底层
	initializer_list<int> l = {0, 1, 2, 34};
	initializer_list<int>::iterator it = l.begin();
	while (it != l.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
}

initializer_list平常并无作用，但C++11对{ }有特殊处理：

int main()
{
	auto l = { 0, 1, 2, 34 };
	cout << typeid(l).name() << endl;
	//结果是：class std::initializer_list<int>
	//我们发现 {0, 1, 2, 34}被处理成initializer_list了
	cout << endl;
}

initializer_list真正的应用场景是用于构造其它容器：

//C++11为vector、map等容器都提供了initializer_list做参数的构造
//原理也很简单，遍历initializer_list做插入即可
int main()
{
	//让vector更像C的原生数组了
	vector<int> v = { 0, 1, 2, 3, 4, 5 };
	for (auto e : v) cout << e << " ";
	cout << endl;
	//让map这些关联式容器也有了初始化插入多个值的手段
	map<int, int> m = { {0, 1}, {1, 0}, {10, 9} };
	for (auto kv : m)
	{
		cout << kv.first << ":" << kv.second << endl;
	}
	cout << endl;
}

{}什么时候会识别为initializer_list？

struct Point
{
	Point(int x, int y)
		:_x(x)
		,_y(y)
	{}
	int _x;
	int _y;
};
int main()
{
	//这里是调用构造函数而不是识别为initializer_list
	Point p = { 1, 2 };

	//下面这种就是识别为initializer_list
	//下面会报错，因为没有支持initializer_list的构造
	//无法从“initializer list”转换为“Point”
	Point p2 = { 1, 2, 3 };

	//这里有两层
	//内部的{"left", "左边"}其实是调用了pair的构造函数
	//外部的{}就被识别为 initializer_list
	map<string, string> m = { {"left", "左边"} };
	return 0;
}

2.类型推导

2.1 auto

在C++98中auto是一个存储类型的说明符，表明变量是局部自动存储类型，但是局部域中定义局部的变量默认就是自动存储类型(进入作用域时创建，离作用域时销毁)，所以auto就没什么价值了。C++11中废弃auto原来的用法，将其用于实现自动类型推导。这样要求必须进行显示初始化，让编译器将定义对象的类型设置为初始化值的类型。

//auto 的推导依赖于初始化值
int main()
{
	int i = 0;
	auto p = &i;
	auto pf = strcpy;
	map<string, string> dict = { {"sort", "排序"}, {"insert", "插入"} };
	//map<string, string>::iterator it = dict.begin();
	auto it = dict.begin();
	//auto除了简化外，也可以增加代码灵活性，比如下面
	//没有写死e的类型，下面代码可遍历多种容器
	for(auto e : dict)
	{  //……  }
	return 0;
}

2.2 typeid

typeid是一个运算符，typeid(x)会返回一个type_info类型的对象，最常用的就是name()方法，可以返回表达式x的类型名。

int main()
{
	int i = 0;
	auto li = { 1, 1, 1, 1 };
	cout << "i：" << typeid(i).name() << endl;  //i：int
	cout << "li：" << typeid(li).name() << endl;  //li：class std::initializer_list<int>
	//typeid(x).name()返回的只是一个字符串，不能用来声明定义变量
	//下面这样会报错
	typeid(i).name() a = 1;
	"int" b = 1;
	return 0;
}

2.3 decltype

关键字decltype将变量的类型声明为表达式指定的类型。

//和typeid不同，decltype是真的可以用来声明定义变量的
// 原理看编译器实现，一般是在语法分析和语义分析阶段来确定表达式的类型，进行替换
// decltype的一些使用使用场景
template<class T1, class T2>
void F(T1 t1, T2 t2)
{
	decltype(t1 * t2) ret;
	cout << typeid(ret).name() << endl;
}
int main()
{
	const int x = 1;
	double y = 2.2;
	decltype(x * y) ret; // ret的类型是double
	decltype(&x) p;		// p的类型是int*
	cout << typeid(ret).name() << endl;
	cout << typeid(p).name() << endl;
	F(1, 'a');
	return 0;
}

3.范围for

底层就是替换为迭代器：

int main()
{
	vector<int> v = { 0, 1, 2, 3, 4 };
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	//本质就是替换成下面的写法，普通数组也支持范围for，就直接是原生指针了
	//auto it = v.begin();
	//while (it != v.end())
	//{
	//	cout << *it << " ";
	//	it++;
	//}
	//cout << endl;
	return 0;
}

4.STL的变化

4.1新容器

arrary，目的是替代C的原生数组，对越界检查更严格，实际不爱用。
unordered_map和unordered_set，底层是哈希表，相比map和set查找速度更快，但无法保证遍历有序，这两个好用。
forward_list，list底层是双向链表，forward_list是单向链表，并且不含尾指针，没有尾插接口，尾插少的情况下想省点空间可以用。这个意义也不大。
initializer_list，前面讲过，基本不用。

4.2容器的新方法

增加了initializer_list做参数的构造。
提供了cbegin和cend方法返回const迭代器，原先begin和end就重载了一份返回const迭代器，cbegin和cend可读性好一点，可以考虑用用。
插入接口提供了右值引用版本和可变参数版本（这个后面细讲）。
构造多了移动构造，赋值多了移动赋值。（后面讲）

5.右值引用和移动语义

5.1 左值引用和右值引用

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。

（1）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

int main()
{
	//左值最最最重要的点就是可以取地址
	// 以下的p、b、c、*p都是左值
	int* p = new int(0);
	int b = 1;
	const int c = 2;
	// 以下几个是对上面左值的左值引用
	int*& rp = p;
	int& rb = b;
	const int& rc = c;
	int& pvalue = *p;
	return 0;
}

（2）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。右值引用就是对右值的引用，给右值取别名。

右值又分为两种：

纯右值（内置类型右值），不是后面重点。
将亡值（自定义类型右值），重点。

int main()
{
	double x = 1.1, y = 2.2;
	// 以下几个都是常见的右值
	//右值最最最重要的点就是取不到地址
	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;
}

（3）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。

int main()
{
	 double x = 1.1, y = 2.2;
	 int&& rr1 = 10;
	 const double&& rr2 = x + y;
	 rr1 = 20;
	 rr2 = 5.5;  // 报错
	 return 0;
}

5.2 左值引用与右值引用比较

（1）左值引用：

普通的左值引用只能引用左值，不能引用右值。
const左值引用既可引用左值，也可引用右值。（不允许修改，保证了安全，也可以理解为权限的平移）

int main()
{
    // 左值引用只能引用左值，不能引用右值。
    int a = 10;
    int& ra1 = a;   // ra为a的别名
    //int& ra2 = 10;   // 编译失败，因为10是右值
    // const左值引用既可引用左值，也可引用右值。
    const int& ra3 = 10;
    const int& ra4 = a;
    return 0;
}

（2）右值引用：

右值引用只能右值，不能引用左值。(加了const也无法引用)
但是右值引用可以move以后的左值。

int main()
{
	// 右值引用只能右值，不能引用左值。
	int&& r1 = 10;

	// error C2440: “初始化”: 无法从“int”转换为“int &&”
	// message : 无法将左值绑定到右值引用
	int a = 10;
	//加了const也是无法引用的
	int&& r2 = a;
	const int&& r3 = a;
	// 右值引用可以引用move以后的左值
	//这里move函数是对返回值的左值属性进行了修改，修改为右值
	//实际当中是不应该随便使用move的，原因后面讲
	int&& r3 = std::move(a);
	return 0;
}

5.3 右值引用的使用场景

想明白右值引用的作用，就得先知道左值的优势和不足，这里为了方便观察就自己写了一份string，大家无需在意实现(也不完整)，只需要关注构造和赋值等后面的打印，明白后面代码那些是深拷贝，那些是浅拷贝即可。

namespace mystd
{
	class string
	{
	public:
		string(const char* str = "")
			:_size(strlen(str))
			, _capacity(_size)
		{
			//cout << "string(char* str)" << endl;
			_str = new char[_capacity + 1];
			strcpy(_str, str);
		}
		// s1.swap(s2)
		void swap(string& s)
		{
			std::swap(_str, s._str);
			std::swap(_size, s._size);
			std::swap(_capacity, s._capacity);
		}
		// 拷贝构造
		string(const string& s)
			:_str(nullptr)
		{
			cout << "string(const string& s) -- 深拷贝" << endl;
			string tmp(s._str);
			swap(tmp);
		}
		// 赋值重载
		string& operator=(const string& s)
		{
			cout << "string& operator=(string s) -- 深拷贝" << endl;
			string tmp(s);
			swap(tmp);
			return *this;
		}
		//string operator+=(char ch)
		string& operator+=(char ch)
		{
			push_back(ch);
			return *this;
		}
		后面的不重要
		后面的不重要
		后面的不重要
		~string()
		{
			delete[] _str;
			_str = nullptr;
		}
		void reserve(size_t n)
		{
			if (n > _capacity)
			{
				char* tmp = new char[n + 1];
				strcpy(tmp, _str);
				delete[] _str;
				_str = tmp;
				_capacity = n;
			}
		}
		void push_back(char ch)
		{
			if (_size >= _capacity)
			{
				size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
				reserve(newcapacity);
			}_str[_size] = ch;
			++_size;
			_str[_size] = '\0';
		}

		const char* c_str() const
		{
			return _str;
		}
	private:
		char* _str;
		size_t _size;
		size_t _capacity; // 不包含最后做标识的\0
	};
}

（1）左值引用的使用场景：
做参数和做返回值都可以提高效率。

void func1(mystd::string s)
{}
void func2(const mystd::string& s)
{}
int main()
{
	mystd::string s1("hello world");
	// func1和func2的调用我们可以看到左值引用做参数减少了拷贝，提高效率的使用场景和价值
	func1(s1);   //fun1传值，需要深拷贝一份
	func2(s1);
	// string operator+=(char ch) 传值返回存在深拷贝
	// string& operator+=(char ch) 传左值引用没有拷贝提高了效率
	s1 += '!';   //我们实现的是左值引用返回，无需深拷贝
	return 0;
}

（2）左值引用的短板：
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，只能传值返回。例如：bit::string to_string(int value)函数中可以看到，这里只能使用传值返回，传值返回会导致至少1次拷贝构造(如果是一些旧一点的编译器可能是两次拷贝构造)。

mystd::string random_string()
{
	mystd::string ret;
	//中间过程忽略，大家当成随机返回一个string好了
	return ret;
}

int main()
{
	mystd::string s = random_string();
	return 0;
}

在这里插入图片描述
下面是重点：
为什么说左值这点是短板呢？因为像那些核心资源在堆上的自定义类型，深拷贝一次的代价还是较大的，你本身在栈上，出了作用域销毁，保存在栈的资源我拿不走，也不稀罕。但是堆上的资源我需要的，现在调用了拷贝构造却不得不释放后重新分配空间。

右值引用和移动语义解决上述问题：
在mystd::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，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。

// 移动构造
//移动构造效率还是高的，只交换个指针就拿到资源了，不用开空间拷贝
string(string && s)
	:_str(nullptr)
	, _size(0)
	, _capacity(0)
{
	cout << "string(string&& s) -- 移动语义" << endl;
	swap(s);   //拿来吧你
}

void swap(string& s)
{
	std::swap(_str, s._str);
	std::swap(_size, s._size);
	std::swap(_capacity, s._capacity);
}

在这里插入图片描述
⭐不过上面返回值ret其实并非右值，这里是编译器的特殊处理，把ret识别为将亡值了。

不仅仅有移动构造，还有移动赋值，这其中原理一致：
在mystd::string类中增加移动赋值函数，再去调用random_string，不过这次是将
random_string返回的右值对象赋值给ret1对象，这时调用的是移动赋值。

// 移动赋值
string& operator=(string&& s)
{
	cout << "string& operator=(string&& s) -- 移动语义" << endl;
	swap(s);
	return *this;
}

编译器对连续的构造有优化是因为这些构造操作是相同且连续的，可以合并在一起，下面这种情况是完全不同的操作（函数），VS的编译器就没有冒险优化这个多余的拷贝操作。（上面讲的这些是个人理解，语法没有规定必须优化）
在这里插入图片描述

STL中的容器都是增加了移动构造和移动赋值的，大家有心可以去查查。

5.4 右值、左值引用的其它使用场景

按照语法，右值引用只能引用右值，但右值引用一定不能引用左值吗？因为：有些场景下，可能真的需要用右值去引用左值实现移动语义，比如明确某个变量不再使用，想转移资源。当需要用右值引用引用一个左值时，可以通过move函数将左值转化为右值。C++11中，std::move()函数位于头文件utility中，该函数名字具有迷惑性，它并不搬移任何东西，唯一的功能就是将一个左值强制转化为右值引用，然后实现移动语义。

int main()
{
	mystd::string s1("hello world");
	// 这里s1是左值，调用的是拷贝构造
	mystd::string s2(s1);
	// 这里我们把s1 move处理以后, 会被当成右值，调用移动构造
	// 但是这里要注意，一般是不要这样用的，因为我们会发现s1的
	// 资源被转移给了s3，s1被置空了。
	// 后面对s1操作会导致野指针问题,因此move的使用应该慎重
	mystd::string s3(std::move(s1));
	return 0;
}

STL容器插入接口函数也增加了右值引用版本。

5.5 万能引用和完美转发

（1）万能引用：
写模板的时候，函数参数需要即接收左值，又接收右值，这个时候就需要使用万能引用。写模板时T&& t代表的是万能引用而不是右值引用。

void Fun(int& x) { cout << "左值引用" << endl; }
void Fun(const int& x) { cout << "const 左值引用" << endl; }
void Fun(int&& x) { cout << "右值引用" << endl; }
void Fun(const int&& x) { cout << "const 右值引用" << endl; }
// 模板中的&&不代表右值引用，而是万能引用，其既能接收左值又能接收右值。
// 模板的万能引用只是提供了能够接收同时接收左值引用和右值引用的能力，
// 但是引用类型的唯一作用就是限制了接收的类型，后续使用中都退化成了左值，
// 我们希望能够在传递过程中保持它的左值或者右值的属性, 就需要用我们下面学习的完美转发
template<typename T>
void PerfectForward(T&& t)
{
	Fun(t);
}
int main()
{
	PerfectForward(10); // 右值
	int a;
	PerfectForward(a); // 左值
	PerfectForward(std::move(a)); // 右值
	const int b = 8;
	PerfectForward(b); // const 左值
	PerfectForward(std::move(b)); // const 右值
	return 0;
}

（2）完美转发：
下面可能有点绕，调用右值引用做参的函数，右值传递过去后会变成左值属性，原因很简单，右值不允许修改内容，但移动构造和移动赋值等需要修改数据（交换资源），故右值传递过去后会变成左值属性。

在这里插入图片描述
10确实是右值，但传递过去就变成了左值属性，故调用时选择了void Fun(int& x)。
有时需要保证传递过去后属性不变化，用move的话无疑写死了，把左值也搞成右值了，而且move本身不推荐随便使用，这个时候就需要完美转发。

void Fun(int& x) { cout << "左值引用" << endl; }
void Fun(const int& x) { cout << "const 左值引用" << endl; }
void Fun(int&& x) { cout << "右值引用" << endl; }
void Fun(const int&& x) { cout << "const 右值引用" << endl; }

// std::forward<T>(t)在传参的过程中保持了t的原生类型属性。
template<typename T>
void PerfectForward(T&& t)
{
	Fun(std::forward<T>(t));
}
int main()
{
	PerfectForward(10);// 右值
	int a;
	PerfectForward(a); // 左值
	PerfectForward(std::move(a)); // 右值
	const int b = 8;
	PerfectForward(b); // const 左值
	PerfectForward(std::move(b)); // const 右值
	return 0;
}

在这里插入图片描述

6.新的类功能

6.1默认成员函数

现在C++类中，有8个默成员函数：

1. 构造函数
2. 析构函数
3. 拷贝构造函数
4. 拷贝赋值重载
5. 取地址重载（用处不大）
6. const 取地址重载（用处不大）
7. 移动构造（C++11）
8. 移动赋值运算符重载（C++11）

关于移动构造和移动赋值有下面几点要注意：

如果没有实现移动构造，且没有实现析构、拷贝构造、拷贝赋值重载中的任意一个，编译器才会默认生成一份移动构造，具体功能为①对内置类型进行浅拷贝 ②对自定义类型，如果有实现移动构造就调用移动构造，没有就调用拷贝构造。
移动赋值运算符重载的机制和移动构造一致。
如果提供了移动构造或移动赋值，编译器不会生成拷贝构造和拷贝赋值重载。
一般移动构造、赋值都是要自己写的，并且常常和拷贝构造、赋值一起出现，所以编译器默认生成的条件复杂。

6.2类成员变量初始化

C++11允许在类定义时给成员变量初始缺省值，默认生成构造函数会使用这些缺省值初始化。

class A
{
	A()
		//:_a(1)  相当于这样写
	{}
	int _a = 1;
};

6.3强制、禁止生成默认函数

（1）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，那么我们可以使用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)
	{}
	Person(const Person& p)
		:_name(p._name)
		, _age(p._age)
	{}
	//原本有拷贝构造，不应该生成右值版本
	Person(Person && p) = default;
private:
	string _name;
	int _age;
};
int main()
{
	Person s1;
	Person s2 = s1;
	Person s3 = std::move(s1);
	return 0;
}

（2）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，并且只声明不实现，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。

class Person
{
public:
	Person(const char* name = "", int age = 0)
		:_name(name)
		, _age(age)
	{}
	Person(const Person& p) = delete;
private:
	string _name;
	int _age;
};
int main()
{
	Person s1;
	//下面会报错：无法引用已经删除的函数
	Person s2 = s1;
	Person s3 = std::move(s1);
	return 0;
}

6.4继承和多态中的final与override关键字

C++对虚函数重写的要求比较严格，有时会因为字母次序不同等导致无法构成重写，但这种情况编译器不会报错，等发现运行结果不对再来矫正就太麻烦了。故C++11引入了override和final两个关键字，可以帮助用户检测是否重写。

final：修饰虚函数，表示该虚函数不能再被重写。修饰类，被修饰的类不能被继承。

// final用来修饰虚函数用处不大，设计虚函数本就是为了让子类重写实现多态
class Car
{
public:
	virtual void Drive() final {}
};
class Benz :public Car
{
public:
	virtual void Drive() { cout << "Benz-舒适" << endl; }   //这里会报错
};

//final还可以用来修饰类，被修饰的类不能被继承
class A final  
{
	//……
};

class B : public A  //这里会报错
{};

override: 检查派生类虚函数是否重写了基类某个虚函数，如果没有重写编译报错。

class Car {
public:
	virtual void Drive() {}
};
class Benz :public Car {
public:
	virtual void Drive() override { cout << "Benz-舒适" << endl; }
};

7.可变参数模板

下面会很怪，理解不了就记忆吧。

7.1可变参数的函数模板

// Args是一个模板参数包，args是一个函数形参参数包
// 声明一个参数包Args...args，这个参数包中可以包含0到任意个模板参数。
template <class ...Args>
void ShowList(Args... args)
{	
	//计算参数包中元素个数，语法规定
	cout << sizeof...(args) << endl;
	//这里结果是4
}

int main()
{
	//可传递不同类型，会自动推导
	ShowList(1, 2.2, 'x', string("1111"));
}

7.2遍历可变参数包的方式

（1）递归展开：

// 递归终止函数
template <class T>
void ShowList(const T& t)
{
	cout << t << endl;
}
// 展开函数
//本质是编译时的递归推导，利用参数T依次进行解析
template <class T, class ...Args>
void ShowList(T value, Args... args)
{
	cout << value << " ";
	ShowList(args...);
}
int main()
{
	ShowList(1);
	ShowList(1, 'A');
	ShowList(1, 'A', std::string("sort"));
	return 0;
}

（2）利用数组初始化：

template<class T>
int printArg(T t)
{
	cout << t << endl;
	return 0;  //必须要返回值，初始化数组
}

template <class ...Args>
void ShowList(Args... args)
{
	//要初始化数组，就要解析参数包，进行多次函数调用
	int arr[] = { printArg(args)... };
}

int main()
{
	ShowList(1, 'A', std::string("sort"));
	return 0;
}

7.3模板参数包的作用

模板参数包使得传参数得时候更加灵活，有时还会带来效率提升，最直观的就是C++11STL容器增加的empalce系列接口，empalce系列对标的就是push系列和insert系列。
empalce系列实现采用的是万能引用，故即有左值版本，又有右值版本。

//举点简单例子
int main()
{
	//以下面为例子
	vector<string> v;
	//实现了右值版本的push_back，下面实际是先隐式类型转化，即构造一次
	//构造出来的是一个右值，故扩容完会进行一次移动赋值
	//即构造 + 移动赋值
	v.push_back("11111");
	//下面的插入就无需隐式类型转换，因为参数没写死
	//也就无需移动构造，直接拿"11111"构造即可
	//即构造
	v.emplace_back("11111");
	//emplace_back会省下一次移动赋值，但移动赋值的消耗不大，故很少人采用
	//其次编译器对前面的情况可能有优化
}

STL容器中的empalce相关接口函数（都增加了，放两个在这里）：
vector
list

8.lambda表达式

8.1lambda的应用

lambda表达式最早是python的，后面C++和JAVA都引入了，可见lambda的便利性，我举个例子：

//使用sort排序时
//如果待排序元素为自定义类型，需要用户定义排序时的比较规则：
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 } };
	std::sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess());
	std::sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());
}

随着C++语法的发展，人们开始觉得上面的写法太复杂了，每次为了实现一个比较算法，都要重新去写一个类，如果每次比较的逻辑不一样，还要去实现多个类，特别是相同类的命名，命名空间的污染等，这些都给编程者带来了极大的不便。因此，在C++11语法中出现了Lambda表达式。
用lambda解决上面的问题:

int main()
{
	//只是体会下便利性，看不懂无所谓
	//lambda相当于一个匿名函数
	vector<Goods> v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2,
	3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };
	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; });
}

8.2lambda表达式的语法

（1）lambda表达式书写格式：
[capture-list] (parameters) mutable -> return-type { statement }
说明：

[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，即转化为成员变量。捕获的规则比较复杂，后面讲。
(parameters)：参数列表。与普通函数的参数列表一致，如果不需要参数传递，则可以连同()一起省略，一般不省略。
mutable：默认情况下，lambda函数总是一个const函数，即捕获的变量被视为const，mutable可以取消其常量性。使用该修饰符时，参数列表不可省略(即使参数为空)。
->returntype：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。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，一般不写。
{statement}：函数体。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。

int main()
{
    // 最简单的lambda表达式, 该lambda表达式没有任何意义
   []{}; 
    
    // 省略参数列表和返回值类型，返回值类型由编译器推导为int
    int a = 3, b = 4;
   [=]{return a + 3; }; 
    
    // 省略了返回值类型，无返回值类型
    auto fun1 = [&](int c){b = a + c; }; 
    fun1(10)
    cout<<a<<" "<<b<<endl;
    
    // 各部分都很完善的lambda函数
    auto fun2 = [=, &b](int c)->int{return b += a+ c; }; 
    cout<<fun2(10)<<endl;
    
    // 复制捕捉x
    int x = 10;
    auto add_x = [x](int a) mutable { x *= 2; return a + x; }; 
    cout << add_x(10) << endl; 
    return 0;
}

（2）捕获列表说明
捕捉列表描述了上下文中那些数据可以被lambda使用，以及使用的方式传值还是传引用。

[var]：表示值传递方式捕捉变量var
[=]：表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量(包括this)
[&var]：表示引用传递捕捉变量var
[&]：表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量(包括this)
[this]：表示值传递方式捕捉当前的this指针

注意点：

父作用域指包含lambda函数的语句块
语法上捕捉列表可由多个捕捉项组成，并以逗号分割。
比如：[=, &a, &b]：以引用传递的方式捕捉变量a和b，值传递方式捕捉其他所有变量
[&，a, this]：值传递方式捕捉变量a和this，引用方式捕捉其他变量
捕捉列表不允许变量重复传递，否则就会导致编译错误。
比如：[=, a]：=已经以值传递方式捕捉了所有变量，捕捉a重复
在块作用域中的lambda函数仅能捕捉父作用域中局部变量，捕捉任何非此作用域或者非局部变量都会导致编译报错。（例如捕获全局变量会报错）
lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同，后面讲底层。
引用捕获比较特殊，不需要加mutable就可以修改，可认为mutable就是为了值传递设计的，虽然值传递修改不会影响原变量，但直接支持修改可能会造成误导。

class A
{
	void fun()
	{
		//不能直接捕获a,b因为a,b不是父域变量
		//可捕获this指针来访问，这里编译器有特殊处理
		//可直接写a,b，无需自己解引用
		auto f1 = [this](){
			cout << a << b << endl;
		};
	}
	int a, b;
};

void (*PF)();
int main()
{
	auto f1 = [] {cout << "hello world" << endl; };
	auto f2 = [] {cout << "hello world" << endl; };
	// 此处先不解释原因，等lambda表达式底层实现原理看完后，大家就清楚了
 	//f1 = f2;   // 编译失败--->提示找不到operator=()
	// 允许使用一个lambda表达式拷贝构造一个新的副本
	// 至于底层全靠编译器大爹，这里拷贝构造需要编译器进行变量捕获，函数生成等工作
	// 并不是简单的拷贝构造
	auto f3(f2);
	f3();
	// 可以将lambda表达式赋值给相同类型的函数指针，也是编译器做工作
	PF = f2;
	PF();
	return 0;
}

8.3lambda表达式的底层

lambda底层就是一个仿函数，只是隐藏了类型，不代表没有。

//仿函数
struct ComparePriceGreater
{
	bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
	{
		return gl._price > gr._price;
	}
};

int main()
{
	auto f1 = [] {cout << "hello world" << endl; };
	auto f2 = [] {cout << "hello world" << endl; };
	//运行结果：f1 - type:class `int __cdecl main(void)'::`2'::<lambda_1>
	cout << "f1-type:" << typeid(f1).name() << endl;
	//运行结果：f2 - type:class `int __cdecl main(void)'::`2'::<lambda_2>
	cout << "f2-type:" << typeid(f2).name() << endl;
	//看起来很像，实际是完全不同的类型，故无法相互赋值
	//至于拷贝的实现全靠编译器
	return 0;
}

9.包装器

9.1function

概念：本质是一个适配器，包装的是可调用对象（函数指针、仿函数、lambda），使用起来和这三者一致。

//std::function在头文件<functional>
// 类模板原型如下
template <class T> function;     // undefined
template <class Ret, class... Args>
class function<Ret(Args...)>;
//模板参数说明：
//Ret: 被调用函数的返回类型
//Args…：被调用函数的形参

包装器的使用：

// 使用方法如下：
#include <functional>
int f(int a, int b)
{
	return a + b;
}
struct Functor
{
public:
	int operator() (int a, int b)
	{
		return a + b;
	}
};
class Plus
{
public:
	static int plusi(int a, int b)
	{
		return a + b;
	}
	double plusd(double a, double b)
	{
		return a + b;
	}
};
int main()
{
	// 函数名(函数指针)
	std::function<int(int, int)> func1 = f;
	cout << func1(1, 2) << endl;
	// 函数对象
	std::function<int(int, int)> func2 = Functor();
	cout << func2(1, 2) << endl;
	// lamber表达式
	std::function<int(int, int)> func3 = [](const int a, const int b)
	{return a + b; };
	cout << func3(1, 2) << endl;

	// 类的成员函数，写法是语法规定
	std::function<int(int, int)> func4 = &Plus::plusi;
	cout << func4(1, 2) << endl;
	//第一个参数其实不是Plus，属于特殊处理，因为临时对象是右值，取不了地址
	//使用起来是正常的
	std::function<double(Plus, double, double)> func5 = &Plus::plusd;
	cout << func5(Plus(), 1.1, 2.2) << endl;
	//第一个参数如果写成Plus*就需要一个左值
	Plus tmp;
	std::function<double(Plus*, double, double)> func6 = &Plus::plusd;
	cout << func6(&tmp, 1.1, 2.2) << endl;
	return 0;
}

9.2bind

std::bind函数定义在头文件中functional，是一个函数模板，它就像一个函数包装器(适配器)，接受一个可调用对象（callable object），生成一个新的可调用对象来“适应”原对象的参数列表。一般而言，我们用它可以把一个原本接收N个参数的函数fn，通过绑定一些参数，返回一个接收M个（M可以大于N，但这么做没什么意义）参数的新函数。同时，使用std::bind函数还可以实现参数顺序调整等操作。

（1）调整参数顺序，很少用

//bind底层不讲，大家会用即可
//bind(（1）包装对象, （2）绑死部分参数..., （3）调整剩下参数顺序placeholders::_1...)
int sub(int a, int b)
{
	return a - b;
}

int main()
{
	//调整参数顺序，1、2颠倒了
	function<int(int, int)> f1 = bind(sub, placeholders::_2, placeholders::_1);
	cout << sub(10, 5) << endl;  //结果5
	cout << f1(10, 5) << endl;  //结果-5
	return 0;
}

（2）绑死一部分参数，调整参数个数（真正作用）

int sub(int a, int b)
{
	return a - b;
}

class Plus
{
public:
	double plusd(double a, double b)
	{
		return a + b;
	}
};

int main()
{
	//可以绑死一部分参数，降低系统接口等复杂接口的调用难度
	//placeholders::_1，placeholders::_2这些顺序是除去绑死部分外的顺序
	function<int(int)> f1 = bind(sub, 20, placeholders::_1);
	cout << f1(10) << endl;  //结果为20 - 10 = 10
	//用bind对function包装类成员函数进行优化
	function<double(double, double)> f2 = bind(&Plus::plusd, Plus(), placeholders::_1, placeholders::_2);
	cout << f2(20, 10) << endl;   //结果为20 + 10 = 30
	return 0;
}