概述
这一篇简单介绍一些其他的比较实用的特性,如果读者想了解现代C++的全部特性,参考:cpp reference
其他特性
预置和弃置函数default&delete
在 C++11 中引入了 default
和 delete
关键字,允许程序员更加明确地控制类的默认操作(如默认构造函数,拷贝构造函数,拷贝赋值运算符,析构函数等)。
default
default
关键字用于明确地要求编译器生成默认的实现。例如,如果你想要一个类拥有默认的构造函数,你可以这样做:
class Obj {
public:
Obj() = default; // 使用编译器生成的默认构造函数
};
delete
delete
关键字用于禁止编译器生成默认的实现。例如,如果你不希望你的类被拷贝,你可以这样做:
class Obj {
public:
Obj(const Obj&) = delete; // 禁止拷贝构造函数
Obj& operator=(const Obj&) = delete; // 禁止拷贝赋值运算符
};
在这个例子中,如果你尝试拷贝 Obj
的实例,编译器将会报错。
这两个关键字可以让你更明确地控制类的行为,防止编译器生成你不希望的默认操作。
继承和多态的控制final&override
override
override
关键字用于明确表示一个虚函数覆盖了它的基类中的版本。这可以帮助编译器检查你的代码,防止你因为拼写错误或参数不匹配而无意中没有覆盖基类的函数。例如:
class Base {
public:
virtual void foo(int) {}
};
class Derived : public Base {
public:
void foo(int) override; // 明确表示这个函数覆盖了基类的版本
};
final
final
关键字可以用于类或虚函数。当用于类时,它表示这个类不能被继承。例如:
class Base final {}; // 这个类不能被继承
class Derived : public Base {}; // 错误:Base 是 final 的
当 final
用于虚函数时,它表示这个函数在派生类中不能被覆盖。例如:
class Base {
public:
virtual void foo() final; // 这个函数不能被覆盖
};
class Derived : public Base {
public:
void foo(); // 错误:Base::foo 是 final 的
};
这两个关键字可以更明确地控制类的继承和多态行为,防止错误的覆盖或继承。
有作用域的枚举
在 C++11 之前,枚举类型的值可以隐式转换为整数,而且枚举类型的成员在枚举类型的作用域之外是可见的。这可能会导致命名冲突和类型安全问题。
作用域枚举通过使用 enum class
关键字来定义,如下所示:
enum class Color {
Red,
Green,
Blue
};
作用域枚举的成员只能通过作用域解析运算符 ::
来访问,这可以避免命名冲突。例如,不能直接写 Red
,而应该写 Color::Red
。
此外,作用域枚举的值不能隐式转换为整数,这有助于提高类型安全
列表初始化
C++11 引入了一种新的初始化语法,通常被称为列表初始化或统一初始化。这种语法使用花括号 {}
来初始化对象,可以用于几乎所有的初始化情况。
如:
int a = {5}; // 初始化基本类型
std::string s = {"hello"}; // 初始化类类型
int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 初始化数组
std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5}; // 初始化容器
struct Point {int x, y;} p = {5, 10}; // 初始化聚合类型
列表初始化有几个优点:
-
统一的语法:列表初始化可以用于所有的初始化情况,包括基本类型、数组、容器、聚合类型等。
-
防止窄化转换:列表初始化不允许窄化转换,即从一个类型到另一个类型的转换可能丢失信息。如,试图用浮点数初始化一个整数,或者用一个大的整数初始化一个小的整数,这样的代码将无法通过编译。
int a = {3.14}; // 错误:窄化转换
char c = {300}; // 错误:窄化转换
- 初始化类的成员:在类的构造函数的初始化列表中,可以使用列表初始化来初始化类的成员。
class MyClass {
public:
std::vector<int> v;
MyClass() : v{1, 2, 3, 4, 5} {} // 使用列表初始化来初始化类的成员
};
列表初始化是一种非常有用的特性,可以帮助你编写更清晰、更安全的代码。
nullptr 空指针
在C++11之前,我们通常使用NULL
来表示空指针。然而,NULL
其实就是整数0,这可能会导致一些问题。例如,当函数重载中有一个接受int
参数的版本和一个接受指针参数的版本时,如果你传递NULL
给这个函数,编译器会选择接受int
参数的版本,这可能不是你想要的结果。
为了解决这个问题,C++11引入了nullptr
关键字来表示空指针。nullptr
的类型是nullptr_t
,它可以隐式转换为所有的指针类型,但不能转换为其他的类型。这使得nullptr
在函数重载中的行为更符合预期。
下面是一个例子:
void f(int) {
std::cout << "f(int) called" << std::endl;
}
void f(char*) {
std::cout << "f(char*) called" << std::endl;
}
int main() {
f(NULL); // 输出 "f(int) called"
f(nullptr); // 输出 "f(char*) called"
return 0;
}
在这个例子中,当你传递NULL
给f
函数时,编译器选择了接受int
参数的版本。但是当你传递nullptr
给f
函数时,编译器选择了接受指针参数的版本。这是因为nullptr
的类型是nullptr_t
,它可以隐式转换为char*
,但不能转换为int
。
因此,C++11推荐使用nullptr
来表示空指针,而不是NULL
或者0。
noexcept 不会抛出异常承诺
noexcept
是C++11引入的一个新关键字,用于指定函数是否会抛出异常。如果一个函数被声明为noexcept
,那么它保证不会抛出任何异常。如果在运行时该函数确实抛出了异常,那么程序将调用std::terminate
来立即结束执行。
如:
void f() noexcept {
// 这个函数保证不会抛出任何异常
}
void g() {
throw std::runtime_error("An error occurred"); // 这个函数可能会抛出异常
}
使用noexcept
关键字有两个主要的好处:
-
性能优化:如果编译器知道一个函数不会抛出异常,那么它可能会生成更优化的代码。例如,一些需要异常安全保证的操作(如对象的移动)在知道不会抛出异常的情况下,可以被编译器优化。
-
提供更清晰的接口:通过在函数声明中使用
noexcept
关键字,你可以明确地告诉调用者该函数不会抛出任何异常。这可以帮助调用者更好地理解函数的行为,并据此来编写代码。
需要注意的是,noexcept
是一个承诺,如果声明一个函数为noexcept
,那么你需要确保它在任何情况下都不会抛出异常。如果不能保证这一点,最好不要使用noexcept
关键字。
另外,你也可以使用noexcept
运算符来检查一个表达式是否保证不抛出异常:
static_assert(noexcept(f())); // 编译时检查f()是否不抛出异常
三路比较(c++ 20)
假设我们有一个 Person
类,它有一个名字和年龄属性。我们想要比较两个 Person
对象,首先比较他们的名字,如果名字相同,再比较他们的年龄。
在C++20中,我们可以使用三路比较运算符 <=>
来实现这个比较逻辑
#include <string>
#include <compare>
struct Person {
std::string name;
int age;
auto operator<=>(const Person& other) const {
if (auto cmp = name <=> other.name; cmp != 0) {
return cmp;
}
return age <=> other.age;
}
};
#include <iostream>
int main() {
Person alice{"Alice", 20};
Person bob{"Bob", 20};
Person charlie{"Charlie", 25};
std::cout << ((alice <=> bob) < 0 ? "Alice < Bob" : "Alice >= Bob") << std::endl;
std::cout << ((alice <=> charlie) < 0 ? "Alice < Charlie" : "Alice >= Charlie") << std::endl;
std::cout << ((bob <=> charlie) < 0 ? "Bob < Charlie" : "Bob >= Charlie") << std::endl;
}
operator<=>
首先比较 name
,如果 name
不相同,就返回 name
的比较结果;如果 name
相同,就比较 age
,并返回 age
的比较结果。我们也可以使用auto operator<=>(const Person& other) const = default
让编译器生成,它会按照成员的声明顺序比较每个成员。
值得一提的特性
- alignof 与 alignas 内存对齐相关
- static_assert 静态断言
- c++17:if和switch语句中进行初始化,如
if (int i = f(); i > 10) {}
、switch (int i = f(); i) {}
- 聚合初始化(花括号),c++20允许实用圆括号
C++20 一些新的、未实践但感觉有用的特性
- 协程
- 模块
- 限定与概念
- 缩略函数模板
- DR :数组 new 可推导数组长度