系列文章目录
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- 系列文章目录
- 一、新的类功能
- 默认成员函数
- 类成员变量初始化
- 强制生成默认函数的关键字default
- 禁止生成默认函数的关键字delete
- 继承和多态中的final与override关键字
- 二、可变参数模板
- 递归函数方式展开参数包
- 逗号表达式展开参数包
- STL容器中的empalce_back与push_back的区别
一、新的类功能
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
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：移动构造函数和移动赋值运算符重载
针对移动构造函数和移动赋值运算符重载有一些需要注意的点如下：
- 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
我们用之前自实现的string类来观察上述规律
namespace Tlzns
{
class string
{
public:
typedef char* iterator;
iterator begin()
{
return _str;
}
iterator end()
{
return _str + _size;
}
string(const char* str = "")
:_size(strlen(str))
, _capacity(_size)
{
_str = new char[_capacity + 1];
strcpy(_str, str);
}
void swap(string& s)
{
::swap(_str, s._str);
::swap(_size, s._size);
::swap(_capacity, s._capacity);
}
// 拷贝构造
string(const string& s)
{
cout << "string(const string& s) -- 深拷贝" << endl;
string tmp(s._str);
swap(tmp);
}
// 移动构造
string(string&& s)
{
swap(s);
cout << "string(string&& s) -- 移动构造" << endl;
}
// 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;
}
// 移动赋值
string& operator=(string&& s)
{
swap(s);
cout << "string& operator=(string&& s) -- 移动赋值" << endl;
return *this;
}
~string()
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
}
char& operator[](size_t pos)
{
assert(pos < _size);
return _str[pos];
}
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';
}
string& operator+=(char ch)
{
push_back(ch);
return *this;
}
const char* c_str() const
{
return _str;
}
private:
char* _str = nullptr;
size_t _size = 0;
size_t _capacity = 0;
};
}
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:
Tlzns::string _name;
int _age;
};
int main()
{
Person s1;
Person s2 = s1;
Person s3 = std::move(s1);
Person s4;
s4 = std::move(s2);
return 0;
}
在Person类没有实现移动构造函数，且实现析构函数 、拷贝构造、拷贝赋值重载的情况下
注：自实现的string类中已经支持移动构造和移动赋值重载
我们将Person类中实现的析构函数 、拷贝构造、拷贝赋值重载都注释掉后
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:
Tlzns::string _name;
int _age;
};
可以观察到编译器默认生成了移动构造和移动赋值重载
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
{
public:
~A() {}
private:
int _a = 1;// 缺省值
Tlzns::string _s = "aaa";// 缺省值
};
这里的缺省值会在构造/拷贝构造的初始化列表使用：
如果在构造/拷贝构造有这两个的初始化就不会走缺省值，谁不在初始化列表初始化就走谁的缺省值，相当于是一层额外的保险，如果初始化列表没有，就会走这里获得缺省值
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)
{}
Person& operator=(const Person& p)
{
if (this != &p)
{
_name = p._name;
_age = p._age;
}
return *this;
}
~Person()
{}
Person(Person&& p) = default;
Person& operator= (Person&& p) = default;
private:
Tlzns::string _name;
int _age;
};
将移动拷贝和移动赋值重载函数加上default，这样即使实现了析构函数 、拷贝构造、拷贝赋值重载，编译器也会默认生成
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，并且只声明不定义，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
继承和多态中的final与override关键字
继承和多态中的内容
在C++中，final关键字可以用于类和成员函数。当用于类时，它表示该类不能被继承（Inheritance）。当用于成员函数时，它表示该成员函数不能在子类中被覆盖（Overriding）
如果派生类在虚函数声明时使用了override描述符，那么该函数必须重载其基类中的同名函数，否则代码将无法通过编译
二、可变参数模板
// 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)
{}
上面的参数args前面有省略号，所以它就是一个可变模版参数，我们把带省略号的参数称为“参数包”，它里面包含了0到N（N>=0）个模版参数。我们无法直接获取参数包args中的每个参数的，只能通过展开参数包的方式来获取参数包中的每个参数，这是使用可变模版参数的一个主要特点，也是最大的难点，即如何展开可变模版参数
递归函数方式展开参数包
// 递归终止函数
template <class T>
void ShowList(const T& t)
{
cout << t << endl;
}
// 展开函数
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;
}
逗号表达式展开参数包
template <class T>
void PrintArg(T t)
{
cout << t << " ";
}
//展开函数
template <class ...Args>
void ShowList(Args... args)
{
int arr[] = { (PrintArg(args), 0)... };
cout << endl;
}
int main()
{
ShowList(1);
ShowList(1, 'A');
ShowList(1, 'A', std::string("sort"));
return 0;
}
这种展开参数包的方式，不需要通过递归终止函数，是直接在expand函数体中展开的， printarg不是一个递归终止函数，只是一个处理参数包中每一个参数的函数，这种就地展开参数包的方式实现的关键是逗号表达式，我们知道逗号表达式会按顺序执行逗号前面的表达式
expand函数中的逗号表达式：(printarg(args), 0)，也是按照这个执行顺序，先执行printarg(args)，再得到逗号表达式的结果0。同时还用到了C++11的另外一个特性——初始化列表，通过初始化列表来初始化一个变长数组,{(printarg(args), 0)…}将会展开成((printarg(arg1),0),(printarg(arg2),0), (printarg(arg3),0), etc… )，最终会创建一个元素值都为0的数组int arr[sizeof…(Args)]，由于是逗号表达式，在创建数组的过程中会先执行逗号表达式前面的部分printarg(args)打印出参数，也就是说在构造int数组的过程中就将参数包展开了，这个数组的目的纯粹是为了在数组构造的过程展开参数包
STL容器中的empalce_back与push_back的区别
template <class... Args>
void emplace_back (Args&&... args);
我们看到的emplace系列的接口，支持模板的可变参数，并且万能引用
而有这样的设计的empalce_back与push_back的区别在哪呢
- 构造函数的使用：
emplace_back 可以直接将构造函数所需的参数传递过去，然后构建一个新的对象并将其填充到容器的尾部，它不会立即拷贝或移动新对象的副本，而是直接在容器尾部创建该对象，只调用了一次构造函数。push_back 首先会利用传入的参数调用构造函数构造一个临时的对象，然后将这个临时对象拷贝或移动到容器中，这个过程涉及到拷贝构造函数的使用，可能会导致额外的性能开销 - 效率问题：
使用 emplace_back 可以更好地避免内存的拷贝和移动，从而提升容器插入元素的性能，如果容器的大小接近于某个特定的数值（如1, 2, 4, 8等），每次扩容都需要从头开始复制所有元素，这可能导致效率降低。在这种情况下，emplace_back 由于是在容器末尾直接创建新对象，因此不会有这样的问题 - 支持的功能：
emplace_back 可以接受多个构造参数，并且支持原地构造，push_back 支持右值引用，但不支持传入多个构造参数，且总是会进行拷贝构造
综上所述，emplace_back 在效率和某些功能上优于 push_back，尤其是在处理大型容器时，因为它避免了不必要的拷贝和移动操作
