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【C++】C++11新特性（二）

news 来源：原创 2025/5/18 21:06:48

完美转发

引用折叠：

lambda表达式

完美转发

引用折叠：

引用折叠是 C++的类型系统规则，用于处理“引用的引用”（如 T& &）。在推导过程中，必须折叠成有效的单一引用类型。直接声明引用的引用是非法的，但在模板推导或 typedef 中可能隐式产生。此时，编译器会按规则折叠为单一引用：

& &、& &&、&& &都会折叠成&（左值引用）
&& &&才是&&（右值引用）

组合方式	折叠结果
`T& &`	`T&`
`T& &&`	`T&`
`T&& &`	`T&`
`T&& &&`	`T&&`

using T = int&;
T&& x = ...;
//T是int&，那么T&&其实是int& &&，根据规则折叠成了int&

万能引用：

常量左值引用能够既引用左值又引用右值，这几乎是一个万能的引用。然而，由于其常量性，使用范围受到了一定的限制

万能引用是因为发生了类型推导，如果初始化的源对象如果是左值，则会推导出左值，如果是右值，则会推导出右值，但无论如何都会是一个引用对象， 万能引用能根据传入实参的不同，自动推导成左值引用或右值引用，万能引用只能用于函数模板，类模板不能使用万能引用

template<typename T>
void func(T&& t)
{//....
}

如果传进来的是左值，那么T会推导为T&，于是T&&变成T& &，折叠成T&（就是左值引用）
如果传进来的是右值，那么T推导成普通类型，于是T&&就是T&&（右值引用）

const 会剥夺万能引用，变为右值引用

template <typename T>    // 函数模板
void myfunc(const T&& val)    // 右值引用
{cout << val << endl;return;
}

auto&&也是万能引用

auto&&

int a = 10;
func(a);   // a 是左值

T推导为int&
T&&就变成了int& &&
引用折叠：int& && 折叠成 int&

func(20); // 20是右值

T推导为int
T&&就是int&&
引用折叠：int&&保持int&&

这种形式的参数能够绑定到左值或右值，取决于传入的参数类型。

如果传入的是左值，T 被推导为左值引用类型，如 int&

如果传入的是右值，T 被推导为非引用类型，如 int

万能引用的关键特性就是：自动适应实参是左值还是右值

完美转发

完美转发可以完整的将模板中的左值和右值保留

如果是传入左值直接使用，如果是传入右值那么就相当于move了一下

右值引用后，右值属性变成左值，而完美转发可以将右值原本的属性保留传参，相当于右值引用接管了传入参数的资源

std::forward<T>(arg) 根据T的推导情况，智能地保持参数的左值/右值性，完美转发

template<typename  T>
void PerfectForward(T&& t)
{std::forward<T>(t)
}

std::forward<T>(t)可以根据 T 是左值引用还是右值引用，分别返回 t 的左值引用或右值引用，从而保证参数的正确性

为什么要有完美转发

因为，如果你直接传 arg，比如这样：

real_function(arg); // 错！

不管arg原来是左值还是右值，到了这里它一定是个左值（因为变量有名字，就变成左值了）

所以需要用 std::forward<T>(arg)，它根据T的推导，把：

左值保持左值
右值保持右值

std::forward 和 std::move 的区别：

	`std::move`	`std::forward`
目的	强制把对象变成右值	条件保持对象本身的左/右值特性
使用场景	想明确移动资源时用（比如vector优化）	模板里实现完美转发时用
行为	无脑右值化	根据类型推导智能决策
危险性	用错可能导致对象被移走、状态不可用	用错（忘了forward）可能丢失右值信息，导致性能下降

std::move是"强制右值"
std::forward是"保持原样"

lambda表达式

Lambda表达式是一种在被调用的位置或作为参数传递给函数的位置定义匿名函数对象（闭包）的简便方法

[capture list] (parameter list) -> return type { function body }

[capture list]：捕捉列表，该列表总是出现在lambda表达式开头位置，编译器根据[]来判断接下来是否为lambda函数，捕捉列表能够捕捉上下文中变量供lambda函数使用，捕获列表可以为空，表示不访问任何外部变量，也可以使用默认捕获模式 & 或 = 来表示按引用或按值捕获所有外部变量

（parameters）：参数列表，和capture list一致，如果不需要参数传递，则可以连同（）一起省略，可以为空，表示没有参数，也可以和普通函数一样指定参数的类型和名称，还可以在 c++14 中使用 auto 关键字来实现泛型参数

->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，还可以在 c++14 中使用 auto 关键字来实现泛型返回值

{function body}：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

lambda函数没有函数名，不能直接调用

auto add=[](int a,int b)->int {return a+b};

lambda表达式的返回值类型和参数都可以省略，因此可以写成：

[]{函数体}

lambda本质是个匿名函数，定义的是局部的匿名函数对象，这个对象使用lambda函数的参数体来定义的，也可以看成一个仿函数，可以用来比较大小等操作

lambda编译时，编译器会生成对应的仿函数

lambda []捕捉列表，在lambda表达式中的传入值是原来值的拷贝，并且被const修饰了，不能被修改，如果想要修改，需要在函数体之前加一个mutable，但仍然是传值捕捉，不会修改原变量，只能修改局部变量（一般用不到）

想要改变原变量，只能进行引用传参

class Rate
{
public:Rate(double rate): _rate(rate){}double operator()(double money, int year){return money * _rate * year;}
private:double _rate;
};
int main()
{// 函数对象double rate = 0.49;Rate r1(rate);r1(10000, 2);// lamberauto r2 = [=](double monty, int year)->double{return monty*rate*year;r2(10000, 2);return 0;
};

查看汇编代码发现，每个 lambda 的类型都不相同

实际在底层编译器对于lambda表达式的处理方式，完全就是按照函数对象的方式处理的，即：如

果定义了一个lambda表达式，编译器会自动生成一个类，在该类中重载了operator()

mutable

默认情况下，lambda函数总是一个const函数，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)。

mutable 可以修改传值捕捉的对象，也可以修改 const 修饰的变量

mutable主要是为了在const的限制下提供一定的灵活性，只是 lambda 里面的参数，并不会修改原变量，实质上还是传值捕捉

int a=10;
int b=20;
auto swap1=[a,b]()mutable
{int tmp=a;a=b;b=tmp;
};//可以进行交换
auto swap2=[a,b]()
{int tmp=a;a=b;b=tmp;
};//不能进行交换，报错表达式必须为可修改的左值

与 volatile 的区别

volatile主要用于告诉编译器，变量的值可能会在程序的外部（如硬件设备、多线程环境等）被改变，所以编译器不能对这个变量进行一些优化。而mutable是用于在const成员函数内部修改成员变量

捕获列表

[var]：表示值传递方式捕捉变量var

值传递捕获的方式默认是 const 的，并且还是原来变量的拷贝

auto swap1=[a,b]()mutable
{int tmp=a;a=b;b=tmp;
};

[=]：表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量(包括this)

int a=10;
int b=20;
auto f = [=]() mutable
{int tmp = a;a = b;b = tmp;
};

[&var]：表示引用传递捕捉变量var

auto f=[&a,&b]()
{int tmp = a;a = b;b = tmp;
}

[&]：表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量(包括this)

int a=10;
int b=20;
auto f=[&]()
{int tmp = a;a = b;b = tmp;
}

混合捕捉：

int a=10;
int b=20;
int c=30;
int d=40;
auto f=[&,c,d]()
{int tmp = a;a = b;b = tmp;
}//对a,b引用捕捉，对c,d传值捕捉
auto f2=[a,b,&c,&d]()
{int tmp = a;a = b;b = tmp;
}//对a,b传值捕捉,对c,d引用捕捉

[this]：表示值传递方式捕捉当前的this指针

新的类功能

默认成员函数有：
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

C++11 新增了两个：移动构造函数和移动赋值运算符重载

针对的是深拷贝的自定义类型对象，如：string vector list 等

移动构造

如果没有自己实现移动构造，且析构、拷贝构造、拷贝赋值重载都没有实现，那么编译器会自己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

移动赋值构造

如果没有自己实现移动赋值重载函数，且析构函数、拷贝构造、拷贝赋值重载都没有实现，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

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

default

使用default可以强制生成构造

Person(Person&& p)=default;
Person(const Person& p)=default;
Person& operator=(const Person& p)=default;
Person& operator=(Person&& p)=default;

如果只有右值构造，左值也会受影响，因此这几个要一起写

如果用户自己定义了拷贝的，那么既可以接收左值，也可以接收右值，只不过都是拷贝，性能会较差，但是一旦定义了移动的，并且没有声明拷贝构造，拷贝构造会被隐式标记为 = delete，只有右值能进来，其它场合（左值、按值传参、返回值优化以外的情况）都会报缺少可用的构造函数

五法则：

如果你自己定义（或删除）了以下任意一个：

拷贝构造 T(const T&)
拷贝赋值 T& operator=(const T&)
析构函数 ~T()
移动构造 T(T&&)
移动赋值 T& operator=(T&&)

那么通常你就要自己定义（或删除）另外两个，以保证资源管理一致，不会产生内存泄漏或双重释放等错误，只要你自己声明了 拷贝构造 或 拷贝赋值，编译器就不再自动生成移动构造和移动赋值（等同于隐式 = delete）

这样确保了

任何对拷贝行为的自定义（比如深拷贝、引用计数）都不会被一个「幽灵的」移动操作绕过
你如果需要“既能拷贝，又能移动”，就必须显式声明移动操作，明确你理解并愿意承担移动时的资源语义

此时如果编译器还给你生成一个隐式的移动构造，它可能会直接“偷走”底层资源（比如把指针置空然后销毁临时对象），绕过了你在拷贝／析构里写的那些清理或计数逻辑，导致双重释放或资源泄漏

delete

函数如果不希望被调用可以在后面加=delete

应用场景：只能在堆上创建的对象

class HeapOnly
{
public:static HeapOnly* CreateObj(){return new HeapOnly;//静态}//C++11:使用delete关键字，将拷贝构造删除HeapOnly(const HeapOnly& obj)=delete;
private://C++98:私有+只声明不实现HeapOnly(const HeapOnly& obj);HeapOnly(){}
};
int main()
{HeapOnly h;//构造函数私有，不能访问HeapOnly* h2=HeapOnly::CreateObj();HeapOnly h3(*h2);//拷贝构造被禁止，无法构造
}

模板参数包

定义

Args是一个模板参数包，args是一个函数形参参数包

在函数定义时，可以使用(...)来表示可变参数

   template<typename... Args>void myFunction(Args... args);

typename... Args是模板参数包，表示可以接受任意数量（包括 0 个）的类型参数。而Args... args是函数参数包，用于接收与模板参数类型对应的实际参数

Args... 是类型参数包（代表 0 个或多个类型）
args... 是函数参数包（代表 0 个或多个实参）

展开函数模板参数包

在 C++11 中，由于没有折叠表达式，因此只能手动递归进行展开

参数包模板的优先级大于特化的模板

递归方式展开函数模板参数包：

// 终止函数，用于处理最后一个参数
template<typename T>
void printArgs(T arg) 
{std::cout << arg << " ";
}
// 递归函数，用于展开参数包
template<typename T, typename... Args>
void printArgs(T head, Args... tail)
{std::cout << head << " ";printArgs(tail...);//更具体的匹配优先于更泛化的匹配
}
int main() 
{printArgs(1, 2.0, "three");return 0;
}

由于参数不匹配，因此这里直接调用第二个，将第一个参数传给 T，然后剩余的参数递归调用传给模板参数包，然后不断向下递归，根据 C++重载决议规则：更具体的匹配优先于更泛化的匹配，即重载决议总是倾向于非可变参数（普通模板）版本，当到达最后一次调用时，此时会有两个模板匹配成功：void printArgs(T arg)和void printArgs(T head, Args... tail)此时重载决议介入，由于第一个更具体，而第二个更泛化，根据重载决议，会选择第二个而不是第一个，因此不会造成无限递归

重载决议和模板特化的对比

阶段	主要操作内容	备注
重载决议（Overload Resolution）	在多个函数中挑选最匹配的一个（包括模板和非模板函数）	比如：是调用普通函数、单参数模板、参数包模板？
模板特化选择（Template Specialization）	确定对于某个模板类型，选哪个版本（主模板还是特化模板？）	只在模板内部，和参数推导后才发生

重载决议是决定“调用哪个函数”。
模板特化选择是“模板实例化时，主模板 vs 特化模板谁生效”

template<typename T>
void print(T t)
{cout<<t<<" ";
}
template<typename... Args>
void print(Args... arg)
{print(arg...);//会不断向下传递，当传递为0个参数时，//由于参数包模板的优先级大于特化的模板，因此会继续调用自己，导致无限递归cout<<endl;
}
int main()
{print(1, 2.0, "three");return 0;
}

参数包展开

这段代码中int arr[]={test(args)...}有多少个参数，就会调用几次函数，就会开辟相应的空间数，最终 arr 数组中的元素就是参数包传入的参数经过处理后的结果

int doubleValue(int x)
{return x * 2;
}
template <typename... Args>
void foo(Args... args)
{int arr[] = { doubleValue(args)... };
}

这里doubleValue的返回值类型要么和 arr 的类型相同，要么可以通过隐式类型转换变成 arr 的类型，或者可以通过强制类型转换变成 arr 的类型，否则无法通过编译

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编程日记 2025/4/30 11:55:45

2025运维工程师面试题1(答案在后一张)

一、逻辑思维能力考核： 问题1： 3个人去投宿，一晚30元三个人每人掏了10元凑够30元交给了老板后来老板说今天优惠只要25元就够了，拿出5元命令服务生退还给他们，服务生偷偷藏起了2元，然后，把剩下…...

编程日记 2025/5/16 7:08:45

在网页中使用【LaTeX 数学公式块】的完整步骤总结

以下是在网页中使用 LaTeX 数学公式块的完整步骤总结，记录如何让网页正确渲染 LaTeX 数学表达式（如 \(H(X) -\sum p(x) \log p(x)\) 这样的公式）： ✅ 使用 LaTeX 数学公式块的完整步骤（以 KaTeX 为例） &am…...

编程日记 2025/5/12 23:04:03

新人销售如何找精准客户？

深入了解自身产品或服务。清晰掌握产品优势、应用场景和解决的问题，比如销售办公软件，要熟知其提升办公效率的具体功能，以此定位需求客户。利用社交媒体平台。像领英可完善资料，加入行业群组分享内容吸引潜在客户&#xff1…...

编程日记 2025/4/30 11:53:36

【Unity】使用Socket建立客户端和服务端并进行通信的例子

Socket服务端: using System; using System.Collections.Generic; using System.Net; using System.Net.Sockets; using System.Text; using System.Threading; public class SocketServer { public static Socket listenSocket;//监听Socket public static List<Socket>…...

编程日记 2025/4/30 11:53:33