生命有多长，不悲不喜。青春多荒凉，不骄不躁。假如生命止于明天，那么我们能必须珍惜今天。💓💓💓
目录
[•🌰1. C++98与C++11中的{}](#•🌰1. C++98与C++11中的{})
[•🌰2. C++中的initializer_list](#•🌰2. C++中的initializer_list)
[•🌰1. 左值和右值](#•🌰1. 左值和右值)
[•🌰2. 左值引用和右值引用](#•🌰2. 左值引用和右值引用)
[•🌰3. 引用延长生命周期](#•🌰3. 引用延长生命周期)
[•🌰4. 左值和右值的参数匹配](#•🌰4. 左值和右值的参数匹配)
[•🌰1. 左值引用主要使用场景](#•🌰1. 左值引用主要使用场景)
[•🌰2. 移动构造和移动赋值](#•🌰2. 移动构造和移动赋值)
[•🌰3. 移动构造和移动赋值解决传值返回问题](#•🌰3. 移动构造和移动赋值解决传值返回问题)
[• ✨SumUp结语](#• ✨SumUp结语)
•✨说在前面
亲爱的读者们大家好！💖💖💖，我们又见面了，在之前的文章中我给大家介绍了unordered_map以及unordered_set的底层------哈希表。如果大家没有掌握好相关的知识，上一篇篇文章讲解地很详细，可以再回去看看，特别是旋转的部分，复习一下，再进入今天的内容。
从这一篇文章开始我将给大家介绍大版本C++11所引入的新内容。C++11是一个重大版本，是必学的，如果大家准备好了，那就接着往下看吧~
👇👇👇
💘💘💘知识连线时刻（直接点击即可）
【C++】unordered_map和unordered_set
🎉🎉🎉复习回顾🎉🎉🎉
博主主页传送门 ：愿天垂怜的博客
•🌰C++版本的更新
C++11 是 C++ 的第二个主要版本，并且是从 C++98 起的最重要更新。它引入了大量更改，标准化了既有实践，并改进了对C++程序员可用的抽象。在它最终由ISO在2011年 8月12日采纳前，人们曾使用名称"C++0x"，因为它曾被期待在 2010 年之前发布。C++03 与 C++11 期间花了 8 年时间，故而这是迄今为止最长的版本间隔。从那时起，C++ 有规律地每3年更新一次。
🍋知识点一：列表初始化
•🌰1. C++98与C++11中的{}
C++98传统的{}
C++98中一般数组和结构体可以用{}进行初始化，如：
cpp
struct Point
{
int _x;
int _y;
};
int main()
{
int arr[] = { 1,2,3,4,5 };
Point p = { 1, 2 };
return 0;
}C++11中的{}
-
C++11以后想统一初始化方式，实现一切对象皆可用{}初始化，{}初始化也叫做列表初始化。
-
内置类型支持，自定义类型也支持，自定义类型本质是类型转换，中间会产生临时对象，最后优化了以后变成直接构造。
-
{}初始化的过程中，可以省略掉赋值。
-
C++11列表初始化的本意是想实现一个大统一的初始化方式，其次他在有些场景下带来的不少便利，如容器push/inset多参数构造的对象时，{}初始化会很方便。
cpp
struct Point
{
int _x;
int _y;
};
class Date
{
public:
Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
:_year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{
cout << "Date(int year, int month, int day)" << endl;
}
Date(const Date& d)
:_year(d._year)
, _month(d._month)
, _day(d._day)
{
cout << "Date(const Date& d)" << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
//内置类型可以用{}初始化
int x1 = { 2 };
cout << x1 << endl;
//自定义类型也可以用{}初始化
Date d1 = { 2025, 1, 1 };
//这里引用的是构造出来的临时对象，const
const Date& d2 = { 2024, 7, 25 };
//单参数构造，可以省略{}
Date d3 = { 2025 };//C++11
Date d4 = 2025;//C++98
string str = "crayon";
//可以省略赋值
Point p1{ 1, 2 };
int x2{ 2 };
Date d6{ 2024, 7, 25 };
const Date& d7{ 2024, 7, 25 };
//相比于匿名对象，{}更有性价比
vector<Date> v;
v.push_back(d1);
v.push_back(Date(2025, 1, 1));
v.push_back({ 2025, 1, 1 });
map<string, string> dict;
dict.insert(pair<string, string>("xxx", "yyy"));
dict.insert(make_pair( "xxx", "yyy" ));
dict.insert({ "xxx", "yyy" });
return 0;
}•🌰2. C++中的initializer_list
-
上面的初始化已经很方便，但是对象容器初始化还是不太方便，比如一个vector对象，我想用N个值去构造初始化，那么我们得实现很多个构造函数才能支持vector<int> v1 ={1,2,3}; vector<int> v2 = {1,2,3,4,5};
-
C++11库中提出了一个std::initializer_list的类，这个类的本质是底层开一个数组，将数据拷贝过来，std::initializer_list内部有两个指针分别指向数组的开始和结束。
• 这是他的文档：initializer_list - C++ Reference，它支持迭代器遍历。
• 容器支持一个std::initializer_list的构造函数，也就支持任意多个值构成的 {x1,x2,x3...} 进行初始化。STL中的容器支持任意多个值构成的 {x1,x2,x3...} 进行初始化，就是通过std::initializer_list的构造函数支持的。
cpp
// STL中的容器都增加了一个initializer_list的构造
vector(initializer_list<value_type> il, const allocator_type& alloc =
allocator_type());
list(initializer_list<value_type> il, const allocator_type& alloc =
allocator_type());
map(initializer_list<value_type> il, const key_compare& comp =
key_compare(), const allocator_type& alloc = allocator_type());
//...
template<class T>
class vector {
public:
typedef T* iterator;
vector(initializer_list<T> l)
{
for (auto e : l)
push_back(e)
}
private:
iterator _start = nullptr;
iterator _finish = nullptr;
iterator _endofstorage = nullptr;
};
//另外，容器的赋值也支持initializer_list的版本
vector& operator=(initializer_list<value_type> il);
map& operator=(initializer_list<value_type> il);
cpp
int main()
{
//其中的元素为const
initializer_list<int> il1 = { 12,64,87,45,98,43 };
const vector<int>& v1 = il1;
//隐式类型转换
vector<int> v2 = { 32,23,67,45,65,21 };
//传参构造
vector<int> v3({ 32,23,67,45,65,21 });
//省略赋值符号
vector<int> v4{ 32,23,67,45,65,21 };
//initializer_list构造+{}pair隐式类型转换
map<string, string> dict1 = { {"xxx", "yyy"},{"hhh","aaa"} };
map<string, string> dict2{ {"xxx", "yyy"},{"hhh","aaa"} };
return 0;
}🍋知识点一：右值引用和移动语义
•🌰1. 左值和右值
C++98的C++语法中就有引用的语法，而C++11中新增了的右值引用语法特性，C++11之后我们之前学习的引用就叫做左值引用。无论左值引用还是右值引用，都是给对象取别名。
-
左值是一个表示数据的表达式(如变量名或解引用的指针)，一般是有持久状态，存储在内存中，我们可以获取它的地址，左值可以出现赋值符号的左边，也可以出现在赋值符号右边。定义时const 修饰符后的左值，不能给他赋值，但是可以取它的地址。
-
右值也是一个表示数据的表达式，要么是字面值常量、要么是表达式求值过程中创建的临时对象 等，右值可以出现在赋值符号的右边，但是不能出现出现在赋值符号的左边，右值不能取地址。
-
值得⼀提的是，左值的英文简写为lvalue，右值的英文简写为rvalue。传统认为它们分别是left value、right value 的缩写。现代C++中，lvalue被解释为locator value的缩写，可意为存储在内存中、有明确存储地址可以取地址的对象，而rvalue被解释为read value，指的是那些可以提供数据值，但是不可以寻址，例如：临时变量，字面量常量，存储于寄存器中的变量等，也就是说左值和右值的核心区别就是能否取地址。
cpp
int main()
{
//左值：可以取地址
//以下的p、b、c、*p、s、s[0]就是常⻅的左值
int* p = new int(0);
int b = 1;
const int c = b;
*p = 10;
string s("111111");
s[0] = 'x';
cout << &c << endl;
cout << (void*)&s[0] << endl;
//右值：不能取地址
double x = 1.1, y = 2.2;
// 以下几个10、x + y、fmin(x, y)、string("11111")都是常⻅的右值
10;
x + y;
fmin(x, y);
string("11111");
return 0;
}•🌰2. 左值引用和右值引用
-
Type& r1 = x; Type&& rr1 = y; 第一个语句就是左值引用，左值引用就是给左值取别名，第二个就是右值引用，同样的道理，右值引用就是给右值取别名。
-
左值引用不能直接引用右值，但是const左值引用可以引用右值。
-
右值引用不能直接引用左值，但是右值引用可以引用move(左值)。
-
template <class T> typename remove_reference<T>::type&& move (T&& arg);
-
move是库里面的一个函数模板，本质内部是进行强制类型转换，当然他还涉及一些引用折叠的知识，这个我们后面会细讲。
-
需要注意的是变量表达式都是左值属性，也就意味着一个右值被右值引用绑定后，右值引用变量变量表达式的属性是左值。
-
语法层面看，左值引用和右值引用都是取别名，不开空间。从汇编底层的角度看下面代码中r1和rr1汇编层实现，底层都是用指针实现的，没什么区别。底层汇编等实现和上层语法表达的意义有时是背离的，所以不要然到一起去理解，互相佐证，这样反而是陷入迷途。
cpp
//既可以传左值，亦可以传右值
template<class T>
void func(const T& x) {}
int main()
{
int* p = new int(0);
int b = 1;
const int c = b;
*p = 10;
string s("111111");
s[0] = 'x';
cout << (void*)&s[0] << endl;
//左值引用：给左值取别名
int*& r1 = p;
int& r2 = b;
const int& r3 = c;
int& r4 = *p;
string& r5 = s;
char& r6 = s[0];
double x = 1.1, y = 2.2;
//右值引用：给右值取别名
int&& rr1 = 10;
int&& rr2 = x + y;
double&& rr3 = fmin(x, y);
string&& rr4 = string("11111");
//左值引用不能直接引用右值，但是const左值引用可以引用右值
const int& rx1 = 10;
const int& rx2 = x + y;
const double& rx3 = fmin(x, y);
const string& rx4 = string("11111");
//右值值引用不能直接引用左值，但是右值引用可以引用move(左值)
int*&& rrx1 = move(p);
int&& rrx2 = move(b);
int&& rrx4 = move(*p);
string&& rrx5 = move(s);
char&& rrx6 = move(s[0]);
string&& rrx7 = (string&&)s;
//b、r1、rr1都是变量表达式，都是左值
cout << &b << endl;
cout << &r1 << endl;
cout << &rr1 << endl;
//rr1的属性是左值，不能再被右值引用绑定，除非move一下
//int&& r7 = rr1;
int&& r8 = move(rr1);
return 0;
}•🌰3. 引用延长生命周期
右值引用可用于为临时对象延长生命周期，const的左值引用也能延长临时对象生存期，但这些对象无法被修改。
cpp
int main()
{
string s1 = "Test";
//const的左值引用延⻓生存期
const string& r2 = s1 + s1;
//右值引用延⻓生存期
string&& r3 = s1 + s1;
r3 += "Test";
cout << r3 << '\n';
return 0;
}•🌰4. 左值和右值的参数匹配
-
C++98中，我们实现一个const左值引用作为参数的函数，那么实参传递左值和右值都可以匹配。
-
C++11以后，分别重载左值引用、const左值引用、右值引用作为形参的f函数，那么实参是左值会匹配f(左值引用)，实参是const左值会匹配f(const 左值引用)，实参是右值会匹配f(右值引用)。也就是说，编译器总是会调用最匹配的那个函数重载。
• 右值引用变量在用于表达式时属性是左值，这个设计这里会感觉跟怪，下一小节我们讲右值引用的使用场景时，就能体会这样设计的价值了。
cpp
void f(int& x)
{
std::cout << "左值引用重载 f(" << x << ")\n";
}
void f(const int& x)
{
std::cout << "到const的左值引用重载 f(" << x << ")\n";
}
void f(int&& x)
{
std::cout << "右值引用重载 f(" << x << ")\n";
}
int main()
{
int i = 1;
const int ci = 2;
f(i);
f(ci);
f(3);
f(move(i));
//右值引用变量在用于表达式时是左值
int&& x = 1;
f(x);
f(move(x));
return 0;
}🍋知识点二：右值引用和移动语义的使用场景
•🌰1. 左值引用主要使用场景
- 左值引用主要使用场景是在函数中左值引用传参和左值引传返回值时减少拷贝，同时还可以修改实参和修改返回对象的价值。左值引用已经解决大多数场景的拷贝效率问题，但是有些场景不能使用传左值引用返回，如addStrings和generate函数，C++98中的解决方案只能是被迫使用输出型参数解决。那么C++11以后这里可以使用右值引用做返回值解决吗？显然是不可能的，因为这里的本质是返回对象是一个局部对象，函数结束这个对象就析构销毁了，右值引用返回也无法概念对象已经析构销毁的事实。
cpp
class Solution
{
public:
string addStrings(string num1, string num2)
{
string str;
int end1 = num1.size() - 1, end2 = num2.size() - 1;
//进位
int next = 0;
while(end1 >=0 || end2 >= 0)
{
int val1 = end1 >= 0 ? num1[end1--] - '0' : 0;
int val2 = end2 >= 0 ? num2[end2--] - '0' : 0;
int ret = val1 + val2 + next;
next = ret / 10;
ret %= 10;
//头插
str.insert(str.begin(), '0' + ret);
}
if(next != 0)
{
//头插
str.insert(str.begin(), '1');
}
return str;
}
};
cpp
class Solution
{
public:
vector<vector<int>> generate(int numRows)
{
vector<vector<int>> vv(numRows);
for(size_t i = 0; i < numRows; i++)
{
vv[i].resize(i + 1, 0);
vv[i].front() = vv[i].back() = 1;
}
for(size_t i = 2; i < vv.size(); i++)
{
for(size_t j = 1; j < vv[i].size() - 1; j++)
{
vv[i][j] = vv[i - 1][j - 1] + vv[i - 1][j];
}
}
return vv;
}
};•🌰2. 移动构造和移动赋值
-
移动构造函数是一种构造函数，类似拷贝构造函数，移动构造函数要求第一个参数是该类类型的引用，但是不同的是要求这个参数是右值引用，如果还有其他参数，额外的参数必须有缺省值。
-
移动赋值是一个赋值运算符的重载，他跟拷贝赋值构成函数重载，类似拷贝赋值函数，移动赋值函数要求第⼀个参数是该类类型的引用，但是不同的是要求这个参数是右值引用。
3.对于像string/vector这样的深拷贝的类或者包含深拷贝的成员变量的类，移动构造和移动赋值才有意义，因为移动构造和移动赋值的第一个参数都是右值引用的类型，他的本质是要"窃取"引用的右值对象的资源，而不是像拷贝构造和拷贝赋值那样去拷贝资源，从提高效率。下面的string样例实现了移动构造和移动赋值，我们需要结合场景理解。
cpp
namespace bit
{
class string
{
public:
typedef char* iterator;
typedef const char* const_iterator;
iterator begin()
{
return _str;
}
iterator end()
{
return _str + _size;
}
const_iterator begin() const
{
return _str;
}
const_iterator end() const
{
return _str + _size;
}
string(const char* str = "")
:_size(strlen(str)), _capacity(_size)
{
cout << "string(char* str)-构造" << endl;
_str = new char[_capacity + 1];
strcpy(_str, str);
}
void swap(string& s)
{
std::swap(_str, s._str);
std::swap(_size, s._size);
std::swap(_capacity, s._capacity);
}
string(const string& s)
:_str(nullptr)
{
cout << "string(const string& s) -- 拷⻉构造" << endl;
reserve(s._capacity);
for (auto ch : s)
{
push_back(ch);
}
}
//移动构造
string(string&& s)
{
cout << "string(string&& s) -- 移动构造" << endl;
swap(s);
}
string& operator=(const string& s)
{
cout << "string& operator=(const string& s) -- 拷⻉赋值" << endl;
if (this != &s)
{
_str[0] = '\0';
_size = 0;
reserve(s._capacity);
for (auto ch : s)
{
push_back(ch);
}
}
return *this;
}
//移动赋值
string& operator=(string&& s)
{
cout << "string& operator=(string&& s) -- 移动赋值" << endl;
swap(s);
return *this;
}
~string()
{
cout << "~string() -- 析构" << endl;
delete[] _str;
_str = nullptr;
}
char& operator[](size_t pos)
{
assert(pos < _size);
return _str[pos];
}
void reserve(size_t n)
{
if (n > _capacity)
{
char* tmp = new char[n + 1];
if (_str)
{
strcpy(tmp, _str);
delete[] _str;
}
_str = tmp;
_capacity = n;
}
}
void push_back(char ch)
{
if (_size >= _capacity)
{
size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
reserve(newcapacity);
}
_str[_size] = ch;
++_size;
_str[_size] = '\0';
}
string& operator+=(char ch)
{
push_back(ch);
return *this;
}
const char* c_str() const
{
return _str;
}
size_t size() const
{
return _size;
}
private:
char* _str = nullptr;
size_t _size = 0;
size_t _capacity = 0;
};
}
int main()
{
bit::string s1("xxxxx");
//拷⻉构造
bit::string s2 = s1;
//构造+移动构造，优化后直接构造
bit::string s3 = bit::string("yyyyy");
//移动构造
bit::string s4 = move(s1);
cout << "******************************" << endl;
return 0;
}•🌰3. 移动构造和移动赋值解决传值返回问题
-
左值引用和右值引用其目的都是为了提高效率， 左值引用还可以修改参数/返回值，方便使用。
-
部分函数返回场景只能传值返回，不能传引用返回。当前函数栈帧中的局部对象，出了作用域后生命周期到了，就被销毁了，无法左值引用返回，只能传值返回。
解决方案1：不用传值返回，用输出型参数来解决（牺牲可读性）
解决方案2：编译器进行优化**（非标，不同编译器优化可能不同）**
解决方案3：新标准新语法处理（右值引用和移动语义）
cpp
namespace bit
{
string addStrings(string num1, string num2)
{
string str;
int end1 = num1.size() - 1, end2 = num2.size() - 1;
int next = 0;
while (end1 >= 0 || end2 >= 0)
{
int val1 = end1 >= 0 ? num1[end1--] - '0' : 0;
int val2 = end2 >= 0 ? num2[end2--] - '0' : 0;
int ret = val1 + val2 + next;
next = ret / 10;
ret = ret % 10;
str += ('0' + ret);
}
if (next == 1)
str += '1';
reverse(str.begin(), str.end());
cout << "******************************" << endl;
return str;
}
}
//场景1
int main()
{
bit::string ret = bit::addStrings("11111", "2222");
cout << ret.c_str() << endl;
return 0;
}
//场景2
int main()
{
bit::string ret;
ret = bit::addStrings("11111", "2222");
cout << ret.c_str() << endl;
return 0;
}右值对象构造，只有拷贝构造，没有移动构造的场景
-
图1展示了vs2019 debug环境下编译器对拷贝的优化，左边为不优化的情况下，两次拷贝构造，右边为编译器优化的场景下连续步骤中的拷贝合二为一变为一次拷贝构造。
-
需要注意的是在vs2019的release和vs2022的debug和release，下面的代码优化为非常恐怖，会直接将str对象的构造，str拷贝构造临时对象，临时对象拷贝构造ret对象，合三为一，变为直接构造。要理解这个优化要结合局部对象生命周期和栈帧的角度理解，如图3所示。
-
linux下可以将下面代码拷贝到test.cpp文件，编译时用 g++ test.cpp -fno-elide-constructors 的方式关闭构造优化，运行结果可以看到图1左边没有优化的两次拷贝。
右值对象构造，有拷贝构造，也有移动构造的场景
-
图2展示了vs2019 debug环境下编译器对拷贝的优化，左边为不优化的情况下，两次移动构造，右边为编译器优化的场景下连续步骤中的拷贝合二为一变为一次移动构造。
-
需要注意的是在vs2019的release和vs2022的debug和release，下面代码优化为非常恐怖，会直接将str对象的构造，str拷贝构造临时对象，临时对象拷贝构造ret对象，合三为一，变为直接构造。要理解这个优化要结合局部对象生命周期和栈帧的角度理解，如图3所示。
-
linux下可以将下面代码拷贝到test.cpp文件，编译时用 g++ test.cpp -fno-elide-constructors 的方式关闭构造优化，运行结果可以看到图1左边没有优化的两次移动。
右值对象赋值，只有拷贝构造和拷贝赋值，没有移动构造和移动赋值的场景
-
图4左边展示了vs2019 debug和 g++ test.cpp -fno-elide-constructors 关闭优化环境下编译器的处理，一次拷贝构造，一次拷贝赋值。
-
需要注意的是在vs2019的release和vs2022的debug和release，下面代码会进一步优化，直接构造要返回的临时对象，str本质是临时对象的引用，底层角度用指针实现。运行结果的角度，我们可以看到str的析构是在赋值以后，说明str就是临时对象的别名。
右值对象赋值，既有拷贝构造和拷贝赋值，也有移动构造和移动赋值的场景
-
图5左边展示了vs2019 debug和 g++ test.cpp -fno-elide-constructors 关闭优化环境下编译器的处理，一次移动构造，一次移动赋值。
-
需要注意的是在vs2019的release和vs2022的debug和release，下面代码会进一步优化，直接构造要返回的临时对象，str本质是临时对象的引用，底层角度用指针实现。运行结果的角度，我们可以看到str的析构是在赋值以后，说明str就是临时对象的别名。
• ✨SumUp结语
到这里本篇文章的内容就结束了，本节给大家讲解了C++11新增的一些内容：列表初始化和右值引用即移动语义。希望大家能够认真学习，打好基础，迎接接下来的挑战，期待大家继续捧场~💖💖💖
