结构化绑定定义及用法
所谓”结构化绑定”, 即将指定的名称绑定到初始化器的子对象或元素上。比如有如下结构体:
struct Student {
int age;
std::string name;
};
那么有如下写法,直接把该结构体的成员绑定到新的变量名上:
Student st{18, "Tom"};
auto [a, n] = st; //auto a=n.age, auto n=s.name
结构化绑定支持的方式:
auto [ident-list] = expression;
auto [ident-list] {expression};
auto [ident-list](expression);
auto 前后可以使用 const alignas 和 & 修饰。
结构化绑定可以用在 数组(array)、类元组(tuple-like)和成员变量上(data members)。
int tm[3] = {1949, 10, 1};
auto [y, m, d] = tm;
std::cout << m << "/" << d << "/" << y << std::endl;
std::map<int, std::string> mp = {{1, "Name"}, {2, "Age"}};
for (const auto& [k, v] : mp) {
std::cout << k << ": " << v << std::endl;
}
auto [it, rst] = mp.insert({1, "Type"});
if (!rst) {
std::cout << "Insert Error" << std::endl;
}
这么做的好处是使得代码结构更清晰,简洁易读。
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函数重载(Function Overloading)允许在同一个作用域内定义多个功能类似但参数不同的函数。这些函数可以有相同的名字,但必须有不同的参数列表(参数的数量、类型或顺序不同)。编译器通过参数列表来决定调用哪个函数。
大部分语言并不支持返回值类型的重载。包括C++。
// OK
std::string to_string(int i);
std::string to_string(bool b);
std::string si = to_string(42);
std::string sb = to_string(true);
// ERROR
int from_string(std::string_view s);
bool from_string(std::string_view s);
int i = from_string("42");
bool b = from_string("false");
C++ 11 的一个新特性,使我们可以实现一个 接近 函数返回值重载的功能。即 [自定义转换函数][https://en.cppreference.com/w/cpp/language/cast_operator] 。来看下面的例子:
struct to_string_t
{
std::string_view s; //string_view from c++17
operator int() const;
operator bool() const;
};
int i = to_string_t{"42"}; // operator int() const;
bool b = to_string_t{"true"}; // operator bool() const;
需要注意,编译器需要知道转换的目标类型。如 auto i = to_string_t{"42"} ,编译器不知道应该调用哪个重载。
让我们回到开始:如何将 to_string_t 作为返回值,似乎就可以完成 函数返回值重载 的功能:
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Ranges 是C++20 提供的一套对范围的统一抽象和操作库。ranges 指可迭代的序列,它可以包括任何能够提供迭代器的数据结构, 如 vector, list, etc. 引入 ranges 可以使迭代的处理更简洁直观灵活。
我们知道 STL algorithms 利用迭代器对数据进行操作。比如我们需要对一个 vector 进行排序, 需要将排序的范围的迭代器做为参数传递给 sort() 方法:
std::vector v = {1,6,4,2,8};
std::sort(v.begin(), v.end());
std::sort(v.begin(), v.end(), std::greater());
这种写法很灵活。但更多的时候,我们是想对整个 vector 进行排序,传入迭代器反而是多余的操作了。引入 Ranges 即可简化这一操作。
std::ranges::sort(v);
std::ranges::sort(v,std::greater());
在 ranges 库中,默认是对整个范围进行操作。当然,也可以像原来一样,使用迭代器来指定范围:
std::ranges::sort(v.begin(), v.end());
这是一种简化操作的方式。但 ranges 更重要的优势在于,它允许你以函数式编程的方式来操作 STL algorithm 。
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这一章谈 C++11 中引入的两种 “语法糖” .使用它们可以使得我们的代码更为简洁优雅。
委托构造函数
在同一个类中,一个构造函数可以调用另一个构造函数,这叫委托构造函数。这是 C++ 11 的新特性。
委托构造函数可以简化在每个构造函数中的重复代码。
class B{
public:
B():x_(0),y_(0),z_(0){
//Do something
}
B(int x): B(){
x_ = x;
}
B(int x, int y): B(x){
y_ = y;
}
void DoSomething(){}
private:
int x_;
int y_;
int z_;
};
注意一点,委托构造函数在使用时不可以形成环:禁止套娃。
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这一章聊一聊在面向对象的C++中,构造函数的调用顺序。
数据成员的构造顺序
一个类的数据成员的初始化顺序只与其在类中的声明顺序相关,与其它无关。
而析构时,如果成员是在堆中,析构顺序正好与构造时相反。
class M {
public:
M(const char* msg) {
cout << "M " << msg << endl;
msg_ = new char[strlen(msg)+1];
msg_[strlen(msg)] = '\0';
strcpy(msg_, msg);
}
~M() {
cout << "~M " << msg_ << endl;
delete msg_;
}
private:
char* msg_;
};
class A {
public:
A() : pm2_(new M("pm2")), m2_("m2"), pm1_(new M("pm1")), m1_("m1") {}
private:
M m1_;
M m2_;
M* pm1_;
M* pm2_;
};
int main() {
A a;
return 0;
}
类A的成员的构造顺序为: m1_, m2_, pm1_, pm2_ 。析构时的顺序为 m2_, m1_ ,由于 pm1_, pm2_ 不在堆中,所以它们的析构需要类A自己管理。
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三五零法则
我们知道,编译器会为类自动生成几个特别的成员函数:构造函数、复制构造函数、复制赋值运算符、析构函数。后三者比较特殊,我们在下面会频繁提到。
三法则
若一个类需要用户显式定义 析构函数、复制构造函数、复制赋值运算符 中的一个,那么这三个函数都需要显式定义 。如果用户显式定义了其中一个,另外两个还是会被编译器隐式定义,这种混杂的情况容易生产无法预期的错误。
如果一个类中有非基本数据类型或者非类类型的成员(如指针、文件描述符等),则这一法则表现的更为明显:隐式析构函数无法对这种成员进行有效的释放,隐式复制构造函数和隐式复制赋值运算符无法进行深拷贝。
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C++ 构造函数有很多有意思的小细节。这里来做一些探讨。这些内容可能会分为几章,这一章来探讨 隐式构造函数,显式空构造函数 和 =default 修饰的构造函数 ,私有构造函数和 =delete 修饰的构造函数 之间的区别。
在开始之前,我们先了解两种特殊的类:
聚合类 与 POD
聚合类 是 C++ 中的一个特殊的类型。当一个类(class, struct, union) 满足以下条件时,它是一个聚合类:
- 无显式声明的构造函数(可以是
default 或 delete 的)
- 无基类
- 无虚成员函数
- 无私有的或受保护的非静态数据成员
- 无使用
{} 或 = 直接初始化的非静态数据成员
一个普通数组也是一种聚合类型(如 int[10], char[], double[2][3])
POD ( Plain old data structure ) 则是一种特殊的聚合类,它必须满足聚合类的所有条件,且不具有以下成员:
- 指针到成员类型的非静态数据成员(包括数组)。
- 非POD类类型的非静态数据成员(包括数组)。
- 引用类型的(reference type)非静态数据成员。
- 用户定义的拷贝与赋值算子。
- 用户定义的析构函数。
可见,POD类类型就是指class、struct、union,且不具有用户定义的构造函数、析构函数、拷贝算子、赋值算子;不具有继承关系,因此没有基类;不具有虚函数,所以就没有虚表;非静态数据成员没有私有或保护属性的、没有引用类型的、没有非POD类类型的(即嵌套类都必须是POD)、没有指针到成员类型的(因为这个类型内含了this指针)
POD 一般用来在不同的模块之前传递数据使用。如一个 C++ 库向外提供 C 接口,可以使用 POD 作为参数。
隐式构造函数,显式空构造函数 和 =default 修饰的构造函数。
对于 未定义任何构造函数 的类型( struct class or union),编译器会为该为自动生成一个 inline public 的构造函数, 如果这个类型满足 constexpr 类型的要求,则这个构造函数还会被 constexpr 修饰,这个由编译器生成的构造函数,我们称之为 隐式构造函数 或 默认构造函数。在 C++11 以前,如果用户声明了其它构造函数,则编译器不会生成默认构造函数,需要我们显式的声明。而在 C++11 以后,我们仍可用 default 关键字来强制编译器自动生成原本隐式声明的默认构造函数。
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一. 引入
简单地说: enable_shared_from_this 是为了解决 在类的内部获取自己的 shared_ptr 这件事情而存在的。
众所周知, 每一个对象都能通过this 指针来访问自己的地址。this 指针也是所有成员函数的隐含参数。然而有些时候,我们需要的不仅是 this,而是一个 “this的智能指针”。
这里有一个常见的场景:
class A {
public:
A() :did_it_(false) {}
~A() {
std::cout << "destoried" << std::endl;
}
void OnDo(bool did) {
did_it_ = did;
std::cout << "somthing did" << std::endl;
}
void DoSth_Async() {
std::thread t([this]() {
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
//...do somthing
OnDo(true);
});
t.detach();
}
private:
bool did_it_;
};
代码如上:在异步方法 DoSth_Async() 中调用了成员方法 OnDo(bool) . 这里存在一个问题: 当 OnDo() 被调用的时候,该类的是否还在生存中:
int main(){
{
std::shared_ptr<A> ptr(new A());
ptr->DoSth_Async();
}
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
return 0;
}
智能指针 ptr 在出作用域后立即被释放。所以当 OnDo() 被调用的时候,其所在的对象实际已经被释放了。如果确保在 OnDo() 被调用的时候,该对象仍然在生命周期内呢?一个方便的方法便上在构建线程的时候,将该对象的 shared_ptr 传入到线程。在该线程的生命周期内,该对象就会一直存在。这是一种利用 shared_ptr 的 保活机制 。
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