C++ 11学习和掌握 ——《深入理解C++ 11：C++11新特性解析和应用》读书笔记(一)

2022-06-01 02:07:54

　　因为偶然的机会，在图书馆看到《深入理解C++ 11：C++11新特性解析和应用》这本书，大致扫下，受益匪浅，就果断借出来，对于其中的部分内容进行详读并亲自编程测试相关代码，也就有了整理写出这篇读书笔记的基础。C++作为踏入编程的最初语言，一直充满感情，而C++11作为新标准虽然推出一段时间了，却因为总总原因直到现在才去开始真正了解，不过一句话回荡在脑中：当你认为为时已晚的时候，恰恰是最早的时候!从C++98到C++11, C++11标准经历了10几年的沉淀，以全新的姿态迎接新的挑战，长话短说，进入正题，来一起了解吧。(注:本笔记中所有代码在Code::Blocks下编辑，使用gcc-4.9.3 -std=c++11模式下编译)

C++11的新基础特性

1.1 用于兼容C99特性的宏，可以检查编译系统对标准C库的支持情况，不过测试部分显示未定义。

    cout<<"Standard Clib: "<< __STDC_HOSTED__<<endl;        //Standard Clib: 1(指定编译器目标系统是否包含完整的C库)

    cout<<"Standard C: "<<__STDC__<<endl;                   //__STDC__:1(指定编译器目标系统是否与C标准一致)

    //cout<<"C Standard Version: "<<__STDC_VERSION__<<endl; //测试gcc 没有定义(支持标准C库的版本)

    //cout<< "ISO/IEC: "<<__STDC_ISO_10646__<<endl;         //测试gcc 没有定义

1.2 __func__ 用于获得当前函数名字符串的宏

const char * Stanard_Macros(void)

{

    //......

    return __func__; //返回值:Stanard_Macros

}

1.3 _Pragma 预处理操作符,与#pragma功能相同，不过因为支持传递字符串，所以可以用宏命令替代,如对于经常使用的头文件单次包含。

//头文件防止重复包含

#pragma once;

_Pragma("once");    

#define PRAGMA(x) _Pragma(#x)    //宏命令中使用#可以实现替换字符串化

PRAGMA(once);

1.4 __VA_ARGS__ 变长参数的宏定义是指宏定义中参数列表的最后一个参数为...，而实现部分可以用__VA_ARGS__替换

//__FILE__当前文件路径

//__LINE__当前文本行

#define LOG(...){ \

    fprintf(stderr, "%s: Line %d:\t", __FILE__, __LINE__);\     //输出错误的文件及行号地址

    fprintf(stderr, __VA_ARGS__);\         　　　　　　　　　　　　//输出错误的数据

    fprintf(stderr, "\n");  \

}

LOG("%s", "NO ERR!"); // xxxx：xxxx: NO ERR!

1.5 新的整型long long/unsigned long long(长度不小于64位)

    long long int lli = -90000000000LL;

    unsigned long long int ulli = 9000000000000ULL;

    cout<<"LLONG_MIN: "<<LLONG_MIN<<endl;                   //LLONG_MIN: -9223372036854775808

    cout<<"LLONG_MAX: "<<LLONG_MAX<<endl;                   //LLONG_MAX: 9223372036854775807

    cout<<"ULLONG_MAX: "<<ULLONG_MAX<<endl;                 //ULLONG_MAX: 18446744073709551615

1.6 断言帮助开发者快速定位问题违反程序前提条件的错误，不过断言只在程序运行时执行，这在某些情况下，是不可接受的，特别是对于模板实例化时出现的错误，应该在编译器就确定。在C++11中引入了static_assert断言来解决问题，它支持两个参数输入，一个是返回bool型的表达式，另一个是警告信息。

static_assert(sizeof(b)==sizeof(a), "the parameters of bit_copy must have same width"); //静态断言，编译器确定，返回false则触发告警信息

1.7 noexcept修饰符和noexcept操纵符是提供给库作者使用，表示函数如果出现异常，不会抛出，编译器会直接调用std::terminate()函数来终止程序运行，从而阻止了异常的的传播和扩散。此外：C++11中类析构函数默认是noexcept(true)，不过注意noexcept只会阻止异常的传播和扩散(这对于定位错误很有帮助)，而不会阻止异常(如throw语句产生异常的)的发生。

const char * Stanard_Macros(void) noexcept 　　　　//相当于noexcept(true), 如果有异常会发生，不会传播和扩散，编译会调用std::terminate()来终止程序运行

const char * Stanard_Macros(void) noexcept(false) //noexcept中可以为结果为bool型的表达式

1.8 类成员变量的快速初始化和新的列表初始化，在C++11中，除了静态变量，对于其它变量也允许使用等号或{}进行就地初始化。

class Mem{

public:

    Mem(int i): m(i){};

        ~Mem(){};

    const char *ShowMem(void){  std::cout<<"Mem: "<<m<<" ";

                                return __func__;

                            };

private:

    int m{};

};

//快速初始化

//初始化列表优于就地的列表初始化

class Init{

public:

    Init(): a(){};       Init(int d): val('G'), a(d){}; //初始化列表实际效果后作用，效果上优于列表初始化

//      ~Init(){ throw 1; };

        ~Init(){};

    const char * showPara(std::string str);

    int a;

private:

    char val{'g'};       　　　　　　//成员变量的快速初始化

    Mem mem{};

    std::string name{"Init"};

};

//C++的成员变量快速初始化

Init init1{};                //C++11的统一列表初始化

Init init2;

init1.showPara("init1: ");    //init1: 5 init1: G name :Init Mem: 1 mem :ShowMem

init2.showPara("init2: ");    //init2: 0 init2: g name :Init Mem: 1 mem :ShowMem

1.9 非静态成员的sizeof， sizeof作为运算符，对于处理数组，类和对象时经常用到，不过在之前的C++98中，对于非静态成员是不能直接编译的，需要借用对像实例。

    cout<<"Dyna Sizeof: "<<sizeof(((Init *))->a)<<endl;    //C++98时借用实例对象获得非静态成员长度

    cout<<"Dyna Sizeof: "<<sizeof(Init::a)<<endl;           //C++11支持直接获得

1.10 扩展的friend用法， friend时C++中比较特别的关键字，一方面它让程序员省下了很多代码，另一方面也破坏了OOP中的封装性，在C++11中做了改进，以保证更好的运用。

class People;

template<typename T> class Ploy;

template<typename T>

class Ploy{

public:

    friend T;    //指定类的友元类，允许友元类访问本地参数

private:

    string m{"smart"};

};

class People{

public:

    void ShowPara(Ploy<People> *p){

        cout<<"Ploy Data: "<<p->m<<endl;

    }

};

//friend的扩展用法

Ploy<People> ppe;

People Pe;

Pe.ShowPara(&ppe);

1.11 final和override控制， final用来限制基类虚函数的对应的派生类不能重写该虚函数，从而避免了某些接口被重写覆盖； override则指定了函数必须重载基类的虚函数，否则编译通不过，这就避免了某些输入名或者原型不匹配等错误的发生。

class MathObject{

public:

    virtual double Arith() = ;

    virtual void Print() = ;

};

class Printable:public MathObject{

public:

    double Arith() = ;         //纯虚函数仅允许为0

    void Print() final{

        std::cout<<"Output is: "<< Arith() <<std::endl;

    }

};

class Add2:public Printable{

public:

    Add2(double a, double b):x(a), y(b){}

    double Arith() override{    //override指定函数为派生类的override(覆盖)函数，会进行检查

        return x+y;

    }

//    void Print(){}            //编译会报错，因为父类声明了final，子类不允许重载

private:

    double x, y;

}

1.12 默认的模板参数，C++11中模板和函数一样，支持默认参数。

//类模板 C++98就允许，不过定义有要求

template<typename T1, typename T2 = int>class DefClass1{};      //允许，指定类模板的默认模板参数

//template<typename T1 = int, typename T2> class DefClass2;     //通不过编译，多个默认模板参数指定默认值时，必须遵守从右向做的原则

//函数模板 C++11添加

template<typename T1, typename T2 = int>void DefFunc1(T1 a, T2 b);

template<typename T1 = int, typename T2>void DefFunc2(T1 a, T2 b); //允许

1.13 外部模板, 外部模板实现依赖于C++98已有的特性，显示实例化。这样就可以实现一次实例，多次使用。

//sundry.h

template <typename T>void fun(T) {}    //模板函数定义

//sundry1.cpp

template void fun<int>(int);           //模板实例化声明

//sundry2.cpp

extern template void fun<int>(int);    //模板外部声明

1.14 局部或者匿名类型做模板实参, C++11支持匿名或者局部类型作为模板的实参，提供了更多的使用方法。

template<typename T> class X{};

template<typename T> void TempFunc(T t){};

struct {int i;}b;

typedef struct{int i;}B;

struct C{} c;

X<B> x1;   　　　　//匿名结构体作为实参，不过只支持别名，不支持匿名结构体直接作为实参

X<C> x2;  　　　　 //局部变量作为实参

TempFunc(b);  　　//匿名类型变量，C++11允许

TempFunc(c);   　 //局部类型变量，C++11允许

　　到现在为止，C++11的新基础特性中比较重要的部分差不多讲完了，从这些改动可以看出，C++11向着更方便，更强大的方向稳步前进，而且这些改动只是沧海一粟，如新的lambda表达式，类的构造函数的新实现，更加常态化的SFINAE，这些都值得研读，不过今天有点晚了，先到此为止，后面我会一边测试一边总结，感谢C++11委员会，也感谢本书作者详细的阐述，受用无穷！

　　参考资料：

　　《深入理解C++11:C++ 11新特性解析与应用》

码农公寓

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