[C++知识库]C++新标准-C++11/14（第一讲：语言部分）

1. 可变模板参数

这在面向对象的课程就讲过了。
值得注意的是，2与3是可以并存的。在VS2019中测试如下：

可以看到都是调用第一个，说明

template<typename T, typename... Types>
void print(const T& firstArg, const Types&... args)

更加特化，而另一个更泛化，优先调用更特化版本的。
下面两张图为标准库的一些片段，可以看到一些调用流程，学习一下：

2. Space in Template Expressions

其实就是支持现在常见的写法了，之前一定要加空格。

3. nullptr and std::nullptr_t, auto

新增nullptr，见下图：

4. Uniform Initialization

一致性初始化：现在新特性下可以统一用 {} 来初始化

上图有深入的实现的理解。

5. Initializer Lists

如第四点那张图，编译器看到大括号 {t1, t2, …, tn} 就把他们看作一包（initializer_list)


上面那样设初值需要initializer_list类来实现，这在标准库的实现里有很大的影响。


如上图，P s={77, 5}; 也是调用构造函数。
一包（initializer_list) 可以接受任意个数。
如果没有版本2，那么在P q{77, 5}; 就会调用1，这时候编译器会把参数拆开，一个一个传给构造函数（而在之前则是直接看作一包！）。同样s也可以，但是r就编译不过去（有3个参数，但构造函数只有两个）。
而他的内部是array实现的：


回过来看：


如上可见其在标准库所占的成分，影响很大。

并且通过这样的方式，我们可以实现min和max函数一次传一包参数。

6. explicit for ctors taking more than one argument

2.0版本之前：

explicit主要用在构造函数之前。这在之前的面向对象下有讲过。
2.0之前只有单一实参可以。
2.0之后：

7. range-based for statement

编译器解释如下：

如下图加了explicit就不能这样用（因为赋值时要做转换，但explicit不允许）：

8. =default, =delete

这两个关键词主要用在构造函数、拷贝构造、拷贝赋值等函数上，这些特殊的函数也叫Big-Three，而当2.0之后多了右值引用，也叫Big-Five，如下图：


C++2.0之前的复习：

即空的class编译器会自动声明这些默认版本的函数。且都是inline的。

只要这个类带有pointer-member，基本就要写Big-Three，而不带则一般不需要写。
比如上图复数类的实现没有指针成员，则没有Big-Three，而string有：

再往下看：

=delete告诉编译器不要定义他。
而像NoCopy这样子太绝对了。现实中我们还可以开一个后门，把拷贝构造、拷贝赋值写在private里：

这样就只有friends和members可以去copy。

9. Alias Template

化名：

如上图，可以把vector指定自己的分配器，而用别名就避免了每一次使用都要写那么长。
而使用宏则无法达到相同效果。
但是使用化名无法对化名做特化。（化名无法代表本尊）

本意想写个函数测试容器可搬不可搬（move），来测试他们的时间（这里没写出来），但是放进来的参数一定是object，怎么能拿他的type去做文章呢？简直是天方夜谭。
后来改动如上图右边，一个typename后面加()表示临时的变量，想拿这样的对象拿来用，但是Container怎么确定是一个模板呢，仍然是天方夜谭。
再次改动仍然不认识：

最后改动：

想要得到容器内部的类型需要萃取机traits。可以办到，但还是难以实现原本的接口。
但要是还是不死心要像之前一样弄出接口如（list, MyString）呢？下面引出模板模板参数以及化名的用法：

10. Template template parameter

上图事实上有点不好理解（class那里省略了T），可以看一下之前面向对象下的课件：

然而这样使用仍然会报错。
观察标准库源码，知道vector模板第二个参数有默认值，而在模板模板参数无法推出来。
解决方法：

11. Type Alias, noexcept, override, final

其实Type Alias类型别名就类似typedef：

using的用法：

在某一些class里头写如using _Base::_M_allocate;那么之后就可以只写_M_allocate而不用加原来的类::

在某条件下一定不会发出异常：

这里void foo () noexcept; 的后面的条件默认为true，即一定不会发出异常。
异常如果抛出没有被处理，就会一直往源头去抛，比如A调用B，B抛出异常，但A没处理，就会继续往调用A的地方去传递。要是一直没有处理异常程序就会崩溃。

如上，通过通知C++noexcept告诉上层vector可以用搬移的函数。（只有vector会成长grows）避免copy，效率提升。

override需要函数签名完全相同。这个关键字帮助编译器检查。（把要重载的心意告诉编译器）

final：第一种用法：
修饰class，告诉别人不能被继承
修饰函数function，告诉别人（比如继承过来）不能复写

12. decltype

得到对象的type：

可以把这个关键字想象成typeof：

有三种用法，我们分别来看一下：

1. 让编译器通过。
   在模板中不知道真正的x + y是什么类型，比如苹果类 + 梨子类，可能得到的是水果类（向上转型了），但是我们不知道究竟是什么。
   但是简单的像上面这样写是通不过的，我们要使用auto关键字，结合decltype指定方式。有点点像lambda表达式。
   
2. 适用于元编程（metaprogramming，不要想的太严肃了，先想成就是在函数模板里用）
   
   只要用到了T::如上图的 T::iterator，就要加typename，以显示地告诉编译器T::iterator是一个类型名。
   而由于模板只是一个半成品，用的时候如图传入一个复数的临时对象，但是复数类不是容器没有iterator，就会报错。
3. lambda
   
   lambda的type是很难写出来的，一般都是直接auto，decltype传入容器当作typeof。

13. lambdas

下图中间的那一段的小括号就不是产生临时对象了，而是执行，但是一般我们会按下面那一段去做：

mutable（中括号捕获的值可否改变）, throwSpec（一个函数可不可以抛出异常）, retType（返回类型） 三者有一个就要写():

注意看下图左侧的结果，传入的id不是按引用传递，所以不会影响外头的id：

在上图中，如果没有写mutable，就不能在里头id++。

再来看下图，传引用就会改变外部的id，而传值又不为mutable就会报错：

又回到了decltype的用法，用来传递lambda的type：

由于lambda的语法，如法给他构造函数或是赋值操作。所以必须要把lambda传给构造函数（如上的cmp传递给coll容器），否则就会调用默认构造函数，然后就会报错。
所以得如上这样写出：

std::set<Person, decltype(cmp)> coll(cmp);

14. Variadic Templates 1

重新回到开头：

七个大例子：

15. Variadic Templates 2

用Variadic Templates重写printf()，很简单就实现了出来：

16. Variadic Templates 3

参数type相同的话用initializer_list就可以了：

但是这样写max的参数必须要用{}来产生临时对象，变成initializer_list。

我的补充

这里我查看cplusplus网站：
https://www.cplusplus.com/reference/algorithm/max/?kw=max

可见max有三种（这里我们以C++11的标准来看，14和11差不多），默认为两个参数，即我们平常使用的

std::cout << std::max(1, 4) << std::endl;

第一种其实不用包含头文件algorithm也能用。
而第二种和第三种则必须要包含头文件algorithm。
而第二种则是可以给一个比较方法。我们先来读读标准库源码（测试环境VS2019）：

可以看到，标准库首先用了noexcept关键字（这在前面说过，如果为true则代表一定不会抛出异常）来让程序更健壮（后面注释也说了strengthened）。
然后可以看到模板参数的_Pred其实就是一个仿函数，如果为真则这个max结果返回_Right，为假则返回_Left，我写的测试程序如下：

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main()
{
	pair<int, int> FirstArg = { 1, 10 };
	pair<int, int> SecondArg = { 100, 2 };
	pair<int, int> DefaultResult = max(FirstArg, SecondArg);
	pair<int, int> CompResult = max(FirstArg, SecondArg, [](pair<int, int>a, pair<int, int>b) {return a.second < b.second; });
	cout << "DefaultResult: " << DefaultResult.first << " " << DefaultResult.second << endl;
	cout << "CompResult: " << CompResult.first << " " << CompResult.second << endl;
	return 0;
}

程序运行结果：

可以看到，默认的是比较pair的第一个数的大小，如果第一个数相等则再比较第二个数。所以返回的是SecondArg.
而使用max的第二种方法，我们给了一个lambda表达式，用来比较两个pair的second，如果第一个的second比第二个的大就返回false，false则对应返回_Left，即这里返回的是FirstArg.达到了比较pair第二个参数的目的。
第三种方法即传入多个参数，必须要用{}包起来，测试程序如下：

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main()
{
	cout << max({ 1, 2, 3, 4, 5 }) << endl;
	return 0;
}

多个参数的时候必须要用{}包起来，实际上在这里编译器会将其推导为initializer_list类型，产生一个initializer_list的临时对象，然后会调用标准库中的（algorithm第9545行）：

这里的_STD实际上就是::std::，接着则会调用：

可以看到，之后就是简单地在initializer_list中找到最大值就可以了。简单提一句，initializer_list的底层就是array去实现的。

17. Variadic Templates 4

18. Variadic Templates 5

19. Variadic Templates 6

前面的例子都是通过分解Args去递归调用函数。
这里用类模板来用于递归继承：

这里使用private继承，非常好：

这里正规来讲只要在这里写了::（Head::type）就要在前面写上typename，不过有的编译器不写也能过。
而这里的tuple的构造函数，除了设定m_head，还调用了父类的构造函数：inherited(vtail…)
虽然看起来逻辑很正确，却在Head::type报了错：

因为这里的Head是int、float、string，怎么能回答type呢？
所以改为：

不过其实直接拿Head来用就行了…：

20. Variadic Templates 7

之前讲Variadic Templates用于递归继承，这里讲Variadic Templates用于递归复合：

这里Variadic Templates所有的例子都是递归：递归调用、递归创建、递归继承、递归复合