8 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6. const 取地址重载重要的是前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。 C11 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。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。默认生成的移动构造和移动赋值会做什么默认生成的移动构造函数对于内置类型的成员会完成值拷贝浅拷贝对于自定义类型的成员如果该成员实现了移动构造就调用它的移动构造否则就调用它的拷贝构造。默认生成的移动赋值重载函数对于内置类型的成员会完成值拷贝浅拷贝对于自定义类型的成员如果该成员实现了移动赋值就调用它的移动赋值否则就调用它的拷贝赋值。验证默认生成的移动构造和移动赋值所做的工作.模拟实现一个简化版的string类类当中只编写了几个我们需要用到的成员函数。namespace cl { class string { public: //构造函数 string(const char* str ) { _size strlen(str); //初始时字符串大小设置为字符串长度 _capacity _size; //初始时字符串容量设置为字符串长度 _str new char[_capacity 1]; //为存储字符串开辟空间多开一个用于存放\0 strcpy(_str, str); //将C字符串拷贝到已开好的空间 } //交换两个对象的数据 void swap(string s) { //调用库里的swap ::swap(_str, s._str); //交换两个对象的C字符串 ::swap(_size, s._size); //交换两个对象的大小 ::swap(_capacity, s._capacity); //交换两个对象的容量 } //拷贝构造函数现代写法 string(const string s) :_str(nullptr) , _size(0) , _capacity(0) { cout string(const string s) -- 深拷贝 endl; string tmp(s._str); //调用构造函数构造出一个C字符串为s._str的对象 swap(tmp); //交换这两个对象 } //移动构造 string(string s) :_str(nullptr) , _size(0) , _capacity(0) { cout string(string s) -- 移动构造 endl; swap(s); } //拷贝赋值函数现代写法 string operator(const string s) { cout string operator(const string s) -- 深拷贝 endl; string tmp(s); //用s拷贝构造出对象tmp swap(tmp); //交换这两个对象 return *this; //返回左值支持连续赋值 } //移动赋值 string operator(string s) { cout string operator(string s) -- 移动赋值 endl; swap(s); return *this; } //析构函数 ~string() { //delete[] _str; //释放_str指向的空间 _str nullptr; //及时置空防止非法访问 _size 0; //大小置0 _capacity 0; //容量置0 } private: char* _str; size_t _size; size_t _capacity; }; }再编写一个简单的Person类Person类中的成员name的类型就是我们模拟实现的string类。class Person { public: //构造函数 Person(const char* name , int age 0) :_name(name) , _age(age) {} //拷贝构造函数 Person(const Person p) :_name(p._name) , _age(p._age) {} //拷贝赋值函数 Person operator(const Person p) { if (this ! p) { _name p._name; _age p._age; } return *this; } //析构函数 ~Person() {} private: cl::string _name; //姓名 int _age; //年龄 };Person类当中没有实现移动构造和移动赋值但拷贝构造、拷贝赋值和析构函数Person类都实现了因此Person类中不会生成默认的移动构造和移动赋值可以通过下面的代码来验证int main() { Person s1(张三, 21); Person s2 std::move(s1); //想要调用Person默认生成的移动构造 return 0; }用一个右值去构造s2对象但由于Person类没有生成默认的移动构造函数因此这里会调用Person的拷贝构造函数拷贝构造既能接收左值也能接收右值这时在Person的拷贝构造函数中就会调用string的拷贝构造函数对name成员进行深拷贝。如果要让Person类生成默认的移动构造函数就必须将Person类中的拷贝构造、拷贝赋值和析构函数全部注释掉这时用右值去构造s2对象时就会调用Person默认生成的移动构造函数。Person默认生成的移动构造对于内置类型成员age会进行值拷贝而对于自定义类型成员name因为我们的string类实现了移动构造函数因此它会调用string的移动构造函数进行资源的转移。而如果我们将string类当中的移动构造函数注释掉那么Person默认生成的移动构造函数就会调用string类中的拷贝构造函数对name成员进行深拷贝。要验证Person类中默认生成的移动赋值函数可以用下面的代码验证方式和上面验证移动构造的方式是一样的。int main() { Person s1(张三, 21); Person s2; s2 std::move(s1); //想要调用Person默认生成的移动赋值 return 0; }说明一下我们在模拟实现的string类的拷贝构造、拷贝赋值、移动构造和移动赋值函数中都打印了一条提示语句因此可以通过控制台输出判断是否调用了对应的函数。由于VS2013没有完全支持C11因此上述代码无法在VS2013当中验证需要使用更新一点的编译器进行验证比如VS2019。类成员变量初始化默认生成的构造函数对于自定义类型的成员会调用其构造函数进行初始化但并不会对内置类型的成员进行处理。于是C11支持非静态成员变量在声明时进行初始化赋值默认生成的构造函数会使用这些缺省值对成员进行初始化。(这里不是初始化而是给声明的成员变量一个缺省值。)比如class Person { public: //... private: //非静态成员变量可以在成员声明时给缺省值 cl::string _name 张三; //姓名 int _age 20; //年龄 static int _n; //静态成员变量不能给缺省值 };强制生成默认函数的关键字default:C11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(Person p) default; private: bit::string _name; int _age; }; int main() { Person s1; Person s2 s1; Person s3 std::move(s1); return 0; }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C98中是该函数设置成private并且只声明补丁 已这样只要其他人想要调用就会报错。在C11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: bit::string _name; int _age; }; int main() { Person s1; Person s2 s1; Person s3 std::move(s1); return 0; }继承和多态中的final与override关键字这个在这前的继承多态就讲过了这里随便提一下被final修饰的类叫做最终类最终类无法被继承。比如class NonInherit final //被final修饰该类不能再被继承 { //... };final修饰虚函数表示该虚函数不能再被重写如果子类继承后重写了该虚函数则编译报错。比如//父类 class Person { public: virtual void Print() final //被final修饰该虚函数不能再被重写 { cout hello Person endl; } }; //子类 class Student : public Person { public: virtual void Print() //重写编译报错 { cout hello Student endl; } };override修饰子类的虚函数检查子类是否重写了父类的某个虚函数如果没有没有重写则编译报错。比如//父类 class Person { public: virtual void Print() { cout hello Person endl; } }; //子类 class Student : public Person { public: virtual void Print() override //检查子类是否重写了父类的某个虚函数 { cout hello Student endl; } };可变参数模板的概念可变参数模板是C11新增的最强大的特性之一它对参数高度泛化能够让我们创建可以接受可变参数的函数模板和类模板。在C11之前类模板和函数模板中只能包含固定数量的模板参数可变模板参数无疑是一个巨大的改进但由于可变参数模板比较抽象因此使用起来需要一定的技巧。在C11之前其实也有可变参数的概念比如printf函数就能够接收任意多个参数但这是函数参数的可变参数并不是模板的可变参数。函数的可变参数模板定义方式如下templateclass …Args 返回类型 函数名(Args… args) { //函数体 }templateclass ...Args void ShowList(Args... args) {}模板参数Args前面有省略号代表它是一个可变模板参数我们把带省略号的参数称为参数包参数包里面可以包含0到N ( N ≥ 0 ) N(N\geq 0)N(N≥0)个模板参数而args则是一个函数形参参数包。模板参数包Args和函数形参参数包args的名字可以任意指定并不是说必须叫做Args和args。现在调用ShowList函数时就可以传入任意多个参数了并且这些参数可以是不同类型的。比如int main() { ShowList(); ShowList(1); ShowList(1, A); ShowList(1, A, string(hello)); return 0; }在函数模板中通过sizeof计算参数包中参数的个数。比如templateclass ...Args void ShowList(Args... args) { cout sizeof...(args) endl; //获取参数包中参数的个数 }但是我们无法直接获取参数包中的每个参数只能通过展开参数包的方式来获取这是使用可变参数模板的一个主要特点也是最大的难点。特别注意语法并不支持使用args[i]的方式来获取参数包中的参数。比如templateclass ...Args void ShowList(Args... args) { //错误示例 for (int i 0; i sizeof...(args); i) { cout args[i] ; //打印参数包中的每个参数 } cout endl; }要获取参数包中的各个参数只能通过展开参数包的方式来获取一般我们会通过递归或逗号表达式来展开参数包。递归展开参数包递归展开参数包的方式如下给函数模板增加一个模板参数这样就可以从接收到的参数包中分离出一个参数出来。在函数模板中递归调用该函数模板调用时传入剩下的参数包。如此递归下去每次分离出参数包中的一个参数直到参数包中的所有参数都被取出来。比如我们要打印调用函数时传入的各个参数那么函数模板可以这样编写//展开函数 templateclass T, class ...Args void ShowList(T value, Args... args) { cout value ; //打印分离出的第一个参数 ShowList(args...); //递归调用将参数包继续向下传 }我们可以在刚才的基础上再编写一个无参的递归终止函数该函数的函数名与展开函数的函数名相同。如下//递归终止函数 void ShowList() { cout endl; } //展开函数 templateclass T, class ...Args void ShowList(T value, Args... args) { cout value ; //打印分离出的第一个参数 ShowList(args...); //递归调用将参数包继续向下传 }逗号表达式展开参数包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C11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; }STL容器中的emplace相关接口函数cplusplus.com/reference/vector/vector/emplace_back/cplusplus.com/reference/list/list/emplace_back/template class... Args void emplace_back (Args... args);C11标准给STL中的容器增加emplace版本的插入接口比如list容器的push_front、push_back和insert函数都增加了对应的emplace_front、emplace_back和emplace函数。如下这些emplace版本的插入接口支持模板的可变参数比如list容器的emplace_back函数的声明如下emplace系列接口的使用方式emplace系列接口的使用方式与容器原有的插入接口的使用方式类似但又有一些不同之处。以list容器的emplace_back和push_back为例调用push_back函数插入元素时可以传入左值对象或者右值对象也可以使用列表进行初始化。调用emplace_back函数插入元素时也可以传入左值对象或者右值对象但不可以使用列表进行初始化。除此之外emplace系列接口最大的特点就是插入元素时可以传入用于构造元素的参数包。比如int main() { listpairint, string mylist; pairint, string kv(10, 111); mylist.push_back(kv); //传左值 mylist.push_back(pairint, string(20, 222)); //传右值 mylist.push_back({ 30, 333 }); //列表初始化 mylist.emplace_back(kv); //传左值 mylist.emplace_back(pairint, string(40, 444)); //传右值 mylist.emplace_back(50, 555); //传参数包 return 0; }emplace系列接口的工作流程emplace系列接口的工作流程如下先通过空间配置器为新结点获取一块内存空间注意这里只会开辟空间不会自动调用构造函数对这块空间进行初始化。然后调用allocator_traits::construct函数对这块空间进行初始化调用该函数时会传入这块空间的地址和用户传入的参数需要经过完美转发。在allocator_traits::construct函数中会使用定位new表达式显示调用构造函数对这块空间进行初始化调用构造函数时会传入用户传入的参数需要经过完美转发。将初始化好的新结点插入到对应的数据结构当中比如list容器就是将新结点插入到底层的双链表中emplace系列接口的意义由于emplace系列接口的可变模板参数的类型都是万能引用因此既可以接收左值对象也可以接收右值对象还可以接收参数包。如果调用emplace系列接口时传入的是左值对象那么首先需要先在此之前调用构造函数实例化出一个左值对象最终在使用定位new表达式调用构造函数对空间进行初始化时会匹配到拷贝构造函数。如果调用emplace系列接口时传入的是右值对象那么就需要在此之前调用构造函数实例化出一个右值对象最终在使用定位new表达式调用构造函数对空间进行初始化时就会匹配到移动构造函数。如果调用emplace系列接口时传入的是参数包那就可以直接调用函数进行插入并且最终在使用定位new表达式调用构造函数对空间进行初始化时匹配到的是构造函数。总结一下传入左值对象需要调用构造函数拷贝构造函数。传入右值对象需要调用构造函数移动构造函数。传入参数包只需要调用构造函数。当然这里的前提是容器中存储的元素所对应的类是一个需要深拷贝的类并且该类实现了移动构造函数。否则调用emplace系列接口时传入左值对象和传入右值对象的效果都是一样的都需要调用一次构造函数和一次拷贝构造函数。实际emplace系列接口的一部分功能和原有各个容器插入接口是重叠的因为容器原有的push_back、push_front和insert函数也提供了右值引用版本的接口如果调用这些接口时如果传入的是右值对象那么最终也是会调用对应的移动构造函数进行资源的移动的。emplace接口的意义emplace系列接口最大的特点就是支持传入参数包用这些参数包直接构造出对象这样就能减少一次拷贝这就是为什么有人说emplace系列接口更高效的原因。但emplace系列接口并不是在所有场景下都比原有的插入接口高效如果传入的是左值对象或右值对象那么emplace系列接口的效率其实和原有的插入接口的效率是一样的。emplace系列接口真正高效的情况是传入参数包的时候直接通过参数包构造出对象避免了中途的一次拷贝。如果要验证我验证们上述对emplace系列接口的说法需要借助一个深拷贝的类下面模拟实现了一个简化版的string类类当中只编写了我们需要用到的成员函数。namespace cl { class string { public: //构造函数 string(const char* str ) { cout string(const char* str) -- 构造函数 endl; _size strlen(str); //初始时字符串大小设置为字符串长度 _capacity _size; //初始时字符串容量设置为字符串长度 _str new char[_capacity 1]; //为存储字符串开辟空间多开一个用于存放\0 strcpy(_str, str); //将C字符串拷贝到已开好的空间 } //交换两个对象的数据 void swap(string s) { //调用库里的swap ::swap(_str, s._str); //交换两个对象的C字符串 ::swap(_size, s._size); //交换两个对象的大小 ::swap(_capacity, s._capacity); //交换两个对象的容量 } //拷贝构造函数现代写法 string(const string s) :_str(nullptr) , _size(0) , _capacity(0) { cout string(const string s) -- 拷贝构造 endl; string tmp(s._str); //调用构造函数构造出一个C字符串为s._str的对象 swap(tmp); //交换这两个对象 } //移动构造 string(string s) :_str(nullptr) , _size(0) , _capacity(0) { cout string(string s) -- 移动构造 endl; swap(s); } //拷贝赋值函数现代写法 string operator(const string s) { cout string operator(const string s) -- 深拷贝 endl; string tmp(s); //用s拷贝构造出对象tmp swap(tmp); //交换这两个对象 return *this; //返回左值支持连续赋值 } //移动赋值 string operator(string s) { cout string operator(string s) -- 移动赋值 endl; swap(s); return *this; } //析构函数 ~string() { //delete[] _str; //释放_str指向的空间 _str nullptr; //及时置空防止非法访问 _size 0; //大小置0 _capacity 0; //容量置0 } private: char* _str; size_t _size; size_t _capacity; }; }由于我们在string的构造函数、拷贝构造函数和移动构造函数当中均打印了一条提示语句因此我们可以通过控制台输出来判断这些函数是否被调用。下面我们用一个容器来存储模拟实现的string并以不同的传参形式调用emplace系列函数。比如int main() { listpairint, cl::string mylist; pairint, cl::string kv(1, one); mylist.emplace_back(kv); //传左值 cout endl; mylist.emplace_back(pairint, cl::string(2, two)); //传右值 cout endl; mylist.emplace_back(3, three); //传参数包 return 0; }运行结果如下说明一下模拟实现string的拷贝构造函数时复用了构造函数因此在调用string拷贝构造的后面会紧跟着调用一次构造函数。为了更好的体现出参数包的概念因此这里list容器中存储的元素类型是pair我们是通过观察string对象的处理过程来判断pair的处理过程的。这里也可以以不同的传参方式调用push_back函数顺便验证一下容器原有的插入函数的执行逻辑。比如int main() { listpairint, cl::string mylist; pairint, cl::string kv(1, one); mylist.push_back(kv); //传左值 cout endl; mylist.push_back(pairint, cl::string(2, two)); //传右值 cout endl; mylist.push_back({ 3, three }); //列表初始化 return 0; }
