C++11新特性总结

相比于C++98/03，C++11是C++程序设计语言标准的一个新的版本，在2011年由ISO批准并发布。C++11新标准从而代替了原来的C++98和C++03。C++11标准是对C++的一次巨大的改进和扩充。在核心语法，STL标准模板等方面增加众多新功能，新亮点。C++11能够更好地用于系统开发和库开发、语法更加泛华和简单化、更加稳定和安全，不仅功能更加强大，而且能够提升程序员的开发效率，公司实际项目开发中也用得比较多，所以我们要作为一个重点去学习。

一、列表初始化

1.1 {}初始化

一切皆可用列表初始化；
允许使用花括号 {} 对数组或者结构体元素进行统一的列表初始值设定；
{}适用范围扩大，可使用与所有的内置类型和用户自定类型；
使用初始化列表时，可添加等号“=”，也可以不添加；
C++11中列表初始化也可以适用于new表达式中，int* pa = new int[4]{ 0 }；
创建对象也可以使用列表初始化方式调用构造函数初始化（Date d2{ 2022,1,2 }，调用构造函数）；

class Date
{
public:Date(int year, int month, int day):_year(year),_month(month),_day(day){cout << "Date(int year, int month, int day)" << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};struct Point
{int _x;int _y;
};int main()
{int array1[] = { 1,2,3,4,5 };int array2[5] = { 0 };Point p = { 1,2 };//{}对数组或者结构体元素进行统一列表初始化//“=”可有可无int x1 = 1;int x2{ 2 };int* pa = new int[4] {0};//初始化列表适用于new表达式中Date d1(2024, 8, 6);Date d2{ 2024,8,6 };//创建对象时也可以使用列表初始化方式调用构造函数初始化return 0;
}

1.2 std::initializer_list

std::initializer_list是一种表示初始化列表的类型；
std::initializer_list提供了一种方便的方式来处理数量不定的同类型对象的初始化列表。
std::initializer_list是一个类模板类型。它的模板参数指定了包含元素的类型。例如，std::initializer_list<int> 表示包含整数的初始化列表类型，std::initializer_list<std::string>表示包含字符串的初始化列表类型；
std::initializer_list类似于一个只读的序列容器，但并非完全符合标准容器的所有特性；
std::initializer_list不支持随机访问，只能顺序遍历。

易错点：

打印sizeof(std::initializer_list<int>)结果时，得到的16字节，并不是存储元素的实际空间大小；
std::initializer_list的内部实现通常只包含两个指针：
指向初始元素的指针；
指向列表末尾的下一个位置。
在64位系统中，每个指针通常占用8个字节，所以总共就是16字节；
std::initializer_list的主要目的是提供一种方便的方式来处理初始化列表，而不是用于直接存储元素。元素的实际存储是在其他地方进行的。

int main()
{auto il = { 10,20,30 };//std::initializer_list类型cout << typeid(il).name() << endl;//控制台打印：class std::initializer_list<int>vector<int> v = { 1,2,3,4 };list<int> lt = { 1,2 };map<string, string> dict = { {"sort","排序"},{"insert","插入"} };//这里{"sort","排序"}会先初始化构造成一个pair对象v = { 10,20,30 };//使用大括号对容器赋值/////std::initializer_list的内部实现通常只包含两个指针：//	①指向初始元素的指针；//	②指向列表末尾的下一个位置。std::initializer_list<int> mylist;mylist = { 10,20,30 };cout << sizeof(mylist) << endl;//打印出来为：16std::initializer_list<int> mylist2;mylist2 = { 10,20,30,40,50 };cout << sizeof(mylist2) << endl;//打印出来为：16return 0;
}

让模拟实现的vector也支持{}初始化和赋值

//让模拟实现的vector也支持{}初始化和赋值
namespace bit
{template<class T>class vector{public:typedef T* iterator;// 构造函数，接受一个 initializer_list<T> 类型的参数 lvector(initializer_list<T> l){_start = new T[l.size()];_finish = _start + l.size();_endofstorage = _start + l.size();iterator vit = _start;// 定义一个 initializer_list<T> 的迭代器 lit 指向 l 的起始位置typename initializer_list<T>::iterator lit = l.begin();while (lit != l.end()){*vit++ = *lit++;}}vector<T>& operator=(initializer_list<T> l){vector<T> tmp(l);std::swap(_start, tmp._start);std::swap(_finish, tmp._finish);std::swap(_endofstorage, tmp._endofstorage);return *this;}private:iterator _start;iterator _finish;iterator _endofstorage;};
}

二、变量类型推导——声明

2.1 auto

在C++98中auto是一个存储类型的说明符，表明变量是局部自动存储类型，但是局部域定义局部的变量默认就是自动存储类型，所以auto就没有什么价值了。

C++11中废弃了auto原来的用法，将其用于实现自动类型推断。
这样要求必须进行显示初始化，让编译器将定义对象的类型设置为初始化值的类型。
在C++11之前，auto并不是一个用于类型推导的关键字；
而在C++11之后，auto成为了一个强大的类型推导工具。

//对于函数返回类型，如果函数体只有一个return语句，也可以使用auto推导返回类型
auto add(int a, int b)
{return a + b;
}int main()
{//能够根据初始化表达式自动推断变量的类型auto num = 5;//num被推导为int类型auto str = "hello";//str被推导为const char*类型int i = 10;auto p = &i;cout << typeid(p).name() << endl;//int * __ptr64//能够用于复杂的数据结构，如容器的迭代器std::vector<int> vec = { 1,2,3 };for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it)//自动推导为迭代器类型{std::cout << *it << " ";}
}

2.2 decltype

decltype是一个用于推导表达式类型的关键字；
将变量的类型声明为表达式指定的类型。

//decltype推导出类型为指定的表达式类型
template<class T1,class T2>
void F(T1 t1, T2 t2)
{decltype(t1 * t2) ret;cout << typeid(ret).name() << endl;//int
}
int main()
{const int x = 1;double y = 2.2;decltype(x * y) ret;//ret的类型是doubledecltype(&x) p;//p的类型是int*cout << typeid(ret).name() << endl;//doublecout << typeid(p).name() << endl;//int const * __ptr64F(1, 'a');return 0;
}

2.3 nullptr

由于C++中NULL被定义成字面量0，这样就可能会带来一些问题，因为0即能为指针常量，又能表示整形常量。所以出于清晰和安全的角度考虑，C++11中新增了nullptr，用于表示空指针。

三、范围for循环

语法：
for (element_declaration : collection)statement
其中：
element_declaration用于定义每一次迭代中使用的变量，其类型与集合中的元素类型相匹配；
collection是要遍历的集合，可以是数组、std::vector、std::list等标准容器，或者是支持迭代器的自定义类型。

int main()
{int arr[] = { 1,2,3,4,5 };for (int num : arr)//遍历数组{std::cout << num << " ";}std::vector<int> vec = { 6,7,8,9,10 };for (int num : vec)//遍历vector{std::cout << num << " ";}for (const int num : vec)//不能修改num的值{//只能读取num的值}
}

四、final与override

4.1 final

用于修饰类：
当一个类被声明为final时，它不能被其他类继承；
例如：class Base final {} ; 此时Base类不能作为基类被其他类继承。
用于修饰虚函数：
当一个虚函数被声明为 final 时，该函数不能在派生类中被重写；
例如：virtual void func() final。

//类不希望被继承
class FinalClass final
{//类的具体实现
};class Base
{virtual void virtualMethod(){}
};class Derived1 :public Base
{void virtualMethod() override{}//正常重写
};class Derived2 :public Base
{void virtualMethod() final override //组织进一步重写{}
};

4.2 override

用于派生类中明确表示某个函数是对基类虚函数的重写。
有助于提高代码的可读性，并在函数签名不匹配时能让编译器给出错误提示。

//override
class Base
{virtual void virtualFunc(){}
};
class Derived :public Base
{void virtualFunc() override{}//明确表示是对基类虚函数的重写
};

五、新增加容器

5.1 std::array

std::array保存在栈内存中，相比堆内存中的std::vector，我们能够灵活的访问这里面的元素，从而获得更高的性能；
std::array 会在编译时创建一个固定大小的数组；
std::array 够被隐式的转换成指针，使用std::array只需要指定其类型和大小即可。

std::array<int, 4> arr = { 1,2,3,4 };

5.2 std::forward_list

std::forward_list是一个列表容器，使用方法和std::list基本类似。

和std::list的双向链表的实现不同，std::forward_list使用单向链表进行实现，提供了O(1)复杂度的元素插入，不支持快速随机访问（这也是链表的特点），也是标准库容器中唯一一个不提供size()方法的容器。当不需要双向迭代器时，具有比std::list更高的利用率。

5.3 无序容器

C++11引入了两组无序容器：

std::unordered_set / std::unordered_multiset
std::unordered_map / std::unordered_multimap

无序容器中的元素是不进行排序的，内部通过Hash表实现，插入和搜索元素的平均复杂度为O(constant)。

六、右值引用和移动语义

6.1 左值引用&和右值引用&&

无论是左值引用还是右值引用，都是给对象取别名；
左值 VS 右值：
左值：
一个表示数据的表达式（如变量名或解引用的指针），我们可以获取它的地址并一般可以对它赋值；
左值可以出现赋值符号的左边，右值不能出现在赋值符号左边。
定义时const修饰符后的左值，不能给它赋值，但是可以取它的地址；
左值引用就是给左值的引用，给左值取别名。
右值：
一个表示数据的表达式（如字面常量、表达式返回值、函数返回值、匿名对象、临时变量等等）；
右值可以出现在赋值符号的右边，但是不能出现在赋值符号的左边；
右值不能取地址；
右值引用就是对右值的引用，给右值取别名。

//左值引用& —— 右值引用&&
int main()
{//以下的p、b、c、*p都是左值int* p = new int(0);int b = 1;const int c = 2;//以下几个是对上面左值的左值引用int*& rp = p;int& rb = b;const int& rc = c;int& pvalue = *p;double x = 1.1, y = 2.2;//以下几个都是常见的右值10;x + y;fmin(x, y);//以下几个都是对右值的右值引用int&& rr1 = 10;double&& rr2 = x + y;double&& rr3 = fmin(x, y);//在底层并没有左右值的区分，都被存储，病都是地址string&& rrx5 = (string&&)s;//只是为了通过语法层上的检验/*//这里编译会报错：error C2106: “=”: 左操作数必须为左值10 = 1;x + y = 1;fmin(x, y) = 1;*/return 0;
}

6.2 左值引用与右值引用比较

左值引用总结：

左值引用只能引用左值，不能引用右值；
但是const左值引用既可以引用左值，也可以引用右值；
int main()
{//左值引用只能引用左值，不能引用右值int a = 10;int& ral = a;//ra为a的别名//int& ra2 = 10;//error:非常量引用的初始值必须为左值//const左值引用既可以引用左值，也可以引用右值const int& ra3 = 10;const int& ra4 = a;return 0;
}
右值引用总结：

右值引用只能右值，不能引用左值；
但是右值引用可以move以后的左值。
//右值引用
int main()
{//右值引用只能右值，不能引用左值int&& r1 = 10;int a = 10;//int&& r2 = a;//message:无法将右值引用绑定到左值//error C2440：“初始化”：无法从“int”转换为“int&&”//右值引用可以引用move以后的左值int&& r3 = std::move(a);return 0;
}

6.3 右值引用使用场景和意义

引用的意义：减少拷贝。

左值引用的使用场景：做参数和做返回值都可以提高效率。

左值引用没有彻底解决的场景：传返回值。

左值引用的短板：当函数返回对象是一个局部变量，出了函数作用域就不存在了，就不能使用左值引用返回，只能传值返回。例如：bit::string to_string(int value)函数中可以看到，这里只能使用传值返回，传值返回会导致至少1次拷贝构造（如果是一些旧一点的编译器可以是两次拷贝构造）。

有些场景只能用传值返回，有些函数的返回值，返回的对象是局部对象，局部对象出了作用域就要销毁，如果此时仍然使用左值引用，就相当于是野引用了。只能是在出了某个作用域，这个返回值仍然存在，此时使用左值引用减少拷贝，

右值引用和移动语义解决了上述问题。

6.2.1 移动构造

bit::string中增加了移动构造，移动构造本质是将参数右值的资源窃取过来，占位已有，那么就不用做深拷贝了，所以它叫移动构造，就是窃取别人的资源来构造自己。

//移动构造
string(string&& s):_str(nullptr),_size(0),_capacity(0)
{cout << "string(string&& s)——移动语义" << endl;swap(s);
}int main()
{bit::string ret2 = bit::to_string(-1234);return 0;
}

6.2.2 移动赋值

在bit::string类中增加移动赋值函数，再去调用bit::to_string(1234)，不过这次是将bit::to_string(1234)返回的右值对象赋值给ret对象，这时调用的是移动赋值。

// 移动赋值
string& operator=(string&& s)
{cout << "string& operator=(string&& s) -- 移动语义" << endl;swap(s);return *this;
}
int main()
{bit::string ret1;ret1 = bit::to_string(1234);return 0;
}
// 运行结果：
// string(string&& s) -- 移动语义
// string& operator=(string&& s) -- 移动语义

这里运行之后，我们看到调用一次移动构造和一次移动赋值、因为如果是用一个已经存在的对象接收，编译器就没有办法优化了。bit::to_string函数中会先用str生成构造函数生成一个临时对象，但是我们可以看到，编译器很聪明的在这里把str识别成了右值，调用了移动构造。然后在这个临时对象做为bit::to_string函数调用的函数值赋值给ret1，这里调用移动赋值。

6.4 右值引用引用左值时的move()

C++11中，std::move()函数：

他并不搬移任何东西，唯一的功能就是将一个左值强制转化为右值引用，然后实现移动语义。

int main()
{bit::string s1("hello world");//这里s1是左值，调用的是拷贝构造bit::string s2(s1);//这里s1 move处理之后，就会被当成右值，调用移动构造//但是这里要注意，一般是不要这样用//因为我们会发现s1的资源转移给s3，s1就会被置空bit::string s3(std::move(s1));return 0;
}

七、完美转发

7.1 模板中的&&万能引用

就是解决程序员将相同功能的函数因形参不同而需要编写四段大相径庭的代码的麻烦。
利用模板+&&进行万能引用；
其中&&不代表右值引用，而是万能引用，其即能接收右值又能接收左值；

void Fun(int &x){ cout << "左值引用" << endl; }
void Fun(const int &x){ cout << "const 左值引用" << endl; }
void Fun(int &&x){ cout << "右值引用" << endl; }
void Fun(const int &&x){ cout << "const 右值引用" << endl; }// 模板中的&&不代表右值引用，而是万能引用，其既能接收左值又能接收右值。// 模板的万能引用只是提供了能够接收同时接收左值引用和右值引用的能力，// 但是引用类型的唯一作用就是限制了接收的类型，后续使用中都退化成了左值，// 我们希望能够在传递过程中保持它的左值或者右值的属性, 就需要用我们下面学习的完美转发
template<typename T>
void PerfectForward(T&& t)
{Fun(t);
}
int main()
{PerfectForward(10);           // 右值int a;PerfectForward(a);            // 左值PerfectForward(std::move(a)); // 右值const int b = 8;PerfectForward(b);      // const 左值PerfectForward(std::move(b)); // const 右值return 0;
}

7.2 std::forward完美转发在传参过程中保留对象原生类型属性

在函数中后序右值均会退化为左值；
在传递过程中希望保持它的左值或者右值的属性，就需要使用std::forward

void Fun(int &x){ cout << "左值引用" << endl; }
void Fun(const int &x){ cout << "const 左值引用" << endl; }
void Fun(int &&x){ cout << "右值引用" << endl; }
void Fun(const int &&x){ cout << "const 右值引用" << endl; }
// std::forward<T>(t)在传参的过程中保持了t的原生类型属性。
template<typename T>
void PerfectForward(T&& t)
{Fun(std::forward<T>(t));
}
int main()
{PerfectForward(10);           // 右值int a;PerfectForward(a);            // 左值PerfectForward(std::move(a)); // 右值const int b = 8;PerfectForward(b);      // const 左值PerfectForward(std::move(b)); // const 右值return 0;
}

7.3 完美转发在实际中的使用场景

template<class T>
struct ListNode
{ListNode* _next = nullptr;ListNode* _prev = nullptr;T _data;
};
template<class T>
class List
{typedef ListNode<T> Node;
public:List(){_head = new Node;_head->_next = _head;_head->_prev = _head;}
void PushBack(T&& x)
{//Insert(_head, x);Insert(_head, std::forward<T>(x));
}
void PushFront(T&& x)
{//Insert(_head->_next, x);Insert(_head->_next, std::forward<T>(x));
}
void Insert(Node* pos, T&& x)
{Node* prev = pos->_prev;Node* newnode = new Node;newnode->_data = std::forward<T>(x); // 关键位置// prev newnode posprev->_next = newnode;newnode->_prev = prev;newnode->_next = pos;pos->_prev = newnode;
}
void Insert(Node* pos, const T& x)
{Node* prev = pos->_prev;Node* newnode = new Node;newnode->_data = x; // 关键位置// prev newnode posprev->_next = newnode;newnode->_prev = prev;newnode->_next = pos;pos->_prev = newnode;
}
private:Node* _head;
};
int main()
{List<bit::string> lt;lt.PushBack("1111");lt.PushFront("2222");return 0;
}

八、新的类功能

8.1 默认成员函数

原来C++11中，有6个默认的成员函数：
构造函数
析构函数
拷贝构造函数
拷贝复制重载
取地址重载
const取地址重载
C++11新增两个：移动构造函数和移动赋值运算符重载；
针对移动构造函数和移动赋值重载函数注意：
如果没有自己实现移动构造函数、移动赋值重载函数，且没有实现析构函数、拷贝构造、拷贝赋值重载中的任意一个，那么编译器会自动生成一个默认移动构造、移动赋值。默认生成的移动构造、移动赋值，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、移动赋值，如果实现了就调用移动构造、移动赋值，没有实现就调用拷贝构造、拷贝赋值。
如果你提供了移动构造或者移动赋值，编译器就不会自动提供拷贝构造和拷贝赋值。

8.2 强制生成默认函数的关键字default

假如要使用某个默认的函数，但是因为一些原因这个函数没有默认生成；
提供了拷贝构造，就不会生成移动构造了，就可以使用default关键字显示指定移动构造生成。

class Person
{
public:Person(const char* name = "", int age = 0):_name(name), _age(age){}Person(const Person& p):_name(p._name),_age(p._age){}Person(Person&& p) = default;private:bit::string _name;int _age;
};int main()
{Person s1;Person s2 = s1;Person s3 = std::move(s1);return 0;
}

8.3 禁止生成默认构造函数的关键字delete

想要限制某些默认函数的生成，在函数声明加上“ = delete ”

class Person
{
public:Person(const char* name = "", int age = 0):_name(name), _age(age){}Person(const Person& p) = delete;private:bit::string _name;int _age;
};int main()
{Person s1;Person s2 = s1;Person s3 = std::move(s1);return 0;
}

九、可变参数模板

C++11支持允许创建可以接收可变参数的函数模板和类模板；
Args是一个模板参数包，args是一个函数形参参数包；
声明一个Args...args，这个参数包中可以包含0到任意个参数模板参数

template<class ...Args>
void ShowList(Args... args)
{}

9.1 递归函数方式展开参数包

//递归终止函数
template<class T>
void ShowList(const T& t)
{cout << t << endl;
}//展开函数
template<class T,class ...Args>
void ShowList(T value, Args... args)
{cout << value << " ";ShowList(args...);
}int main()
{ShowList(1);// 1ShowList(1, 'A');//1 AShowList(1, 'A', std::string("sort"));//1 A sortreturn 0;
}

9.2 逗号表达式展开参数包

template<class T>
void PrintArg(T t)
{cout << t << " ";
}template<class ...Args>
void ShowList(Args... args)
{int arr[] = { (PrintArg(args),0)... };cout << endl;
}
int main()
{ShowList(1);// 1ShowList(1, 'A');//1 AShowList(1, 'A', std::string("sort"));//1 A sortreturn 0;
}

十、lambda表达式

解决代码的繁杂：因逻辑不同而冗余写类似的代码。

10.1 C++98中的一个例子

解决案例：
struct Goods
{string _name;  // 名字double _price; // 价格int _evaluate; // 评价Goods(const char* str, double price, int evaluate):_name(str),_price(price),_evaluate(evaluate){}
};
struct ComparePriceLess
{bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr){return gl._price < gr._price;}
};
struct ComparePriceGreater
{bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr){return gl._price > gr._price;}
};
int main()
{vector<Goods> v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2,3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess());sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());
}
人们开始觉得上面的写法太复杂了，每次为了实现一个algorithm算法，都要重新去写一个类，如果每次比较的逻辑不一样，还要去实现多个类，特别是相同类的命名，这些都给编程者带来了极大的不便。

10.2 lambda表达式语法

本质：lambda表达式实际就是一个匿名函数；
lambda表达式书写格式：
[ capture-list ]( parameters ) mutable -> return-type { statement }
[ capture-list ]：捕捉列表，该列表总是出现在lambda函数的开始位置，编译器根据[]来判断下面的代码是否为lambda函数，捕捉列表能够捕捉上下文中的变量供lambda函数使用；
(parameters)：参数列表，与普通函数的参数列表一致，如果不需要参数传递，则可以连同()一起省略；
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）；
->return-type：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。
{ statement }：函数体，在该函数体内，除了可以使用参数外，还可以使用所有捕获到的变量。
在lambda函数定义中，参数列表和返回值类型都是可选部分，而捕捉列表和函数体可以为空。所以，最简单的lambda函数为：[]{} ；该函数不能做任何事情。
int main()
{[] {};//最简单的lambda表达式，该lambda表达式没有任何意义//省略参数列表和返回值类型，返回值类型由编译器推导为intint a = 3, b = 4;[=] {return a + 3; };//[=]表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量（包括this）//省略了返回值类型，无返回值类型auto fun1 = [&](int c) {b = a + c; };//[&]表示引用传递方式捕获所有父作用域中的变量（包括this）fun1(10);cout << a << " " << b << endl;//3 13//各部分都很完善的lambda函数auto fun2 = [=, &b](int c)->int {return b += a + c; };//[&val]表示引用传递捕捉变量varcout << fun2(10) << endl;//26//复制捕捉xint x = 10;auto add_x = [x](int a)mutable {x *= 2; return a + x; };cout << add_x(10) << endl; //30return 0;
}
lambda表达式实际上可以理解为无名函数，该函数无法直接调用，如果想要直接调用，可借助auto将其赋值给一个变量。
捕获列表：
【var】：表示值传递方式捕捉变量var；
【=】：表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量（包括this）；
【&var】：表示引用传递捕捉var；
【&】：表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量（包括this）；
【this】：表示值传递方式捕捉当前的this指针。
注意：
父作用域指包含lambda函数的语句块；
语法上捕捉列表可由多个捕捉项组成，并以逗号分割；
捕捉列表不允许变量重复传递，否则就会编译错误；
在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空；
在块作用域中的lambda函数仅能捕捉父作用域中局部变量，捕捉任何非此作用域或者非局部变量都会导致编译报错；
lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同。

10.3 lambda表达式

int main()
{vector<Goods> v = { {"苹果",2.1,5},{"香蕉",3,4},{"橙子",2.2,3},{"菠萝",1.5,4} };sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._price < g2._price;});sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._price > g2._price;});sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._evaluate > g2._evaluate;});sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._evaluate > g2._evaluate;});return 0;
}

10.4 函数对象与lambda表达式

函数对象，又称为仿函数；
即可以像函数一样使用的对象，就是在类中重载了operator()运算符的类对象。
从使用方式上来看，函数对象与lambda表达式完全一样；
函数对象将rate作为其成员变量，在定义时给出初始值即可；lambda表达式通过捕获列表可以直接将该变量捕获到。
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，编译器就会自动生成一个类，在该类中重载了operator()。

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 money, int year)->double {return money * rate * year; };r2(10000, 2);return 0;
}

十一、包装器

11.1 function包装器

类模板std::function是一个通用的多态函数包装器；
std::function在头文件<functional>中
可以存储、复制和调用任何可调用的目标：包括函数、lambda表达式，绑定表达式或其他函数对象，以及指向成员函数和指向数据成员的指针；

template<class R, class ...Args>
class function< R(Args...) >;

例如：std::function<int(int,int)> func; 则function类实例化func可以指向返回值为int型，有两个形参都为int型的函数。

#include <functional>
#include <iostream>
int f(int a, int b)
{return a+b;
}
int main()
{std::function<int(int, int)>func = f;cout<<f(1, 2)<<endl; // 3return 0;
}

// 使用方法如下：
#include <functional>
int f(int a, int b)
{return a + b;
}
struct Functor
{
public:int operator() (int a, int b){return a + b;}
};
class Plus
{
public:static int plusi(int a, int b){return a + b;}double plusd(double a, double b){return a + b;}
};
int main()
{// 函数名(函数指针)std::function<int(int, int)> func1 = f;cout << func1(1, 2) << endl;// 函数对象std::function<int(int, int)> func2 = Functor();cout << func2(1, 2) << endl;// lamber表达式std::function<int(int, int)> func3 = [](const int a, const int b){return a + b; };cout << func3(1, 2) << endl;// 类的成员函数std::function<int(int, int)> func4 = &Plus::plusi;cout << func4(1, 2) << endl;std::function<double(Plus, double, double)> func5 = &Plus::plusd;cout << func5(Plus(), 1.1, 2.2) << endl;return 0;
}

11.2 包装器引用场景

#include <stack>
#include <functional>
class Solution {
public:int evalRPN(vector<string>& tokens) {stack<int> st;for (auto& str : tokens){if (str == "+" || str == "-" || str == "*" || str == "/"){int right = st.top();st.pop();int left = st.top();st.pop();switch (str[0]){case '+':st.push(left + right);break;case '-':st.push(left - right);break;case '*':st.push(left * right);break;case '/':st.push(left / right);break;}}else{// 1、atoi itoa// 2、sprintf scanf// 3、stoi to_string C++11st.push(stoi(str));}}return st.top();}
};
// 使用包装器以后的玩法
class Solution {
public:int evalRPN(vector<string>& tokens) {stack<int> st;map<string, function<int(int, int)>> opFuncMap ={{ "+", [](int i, int j) {return i + j; } },{ "-", [](int i, int j) {return i - j; } },{ "*", [](int i, int j) {return i * j; } },{ "/", [](int i, int j) {return i / j; } }};for (auto& str : tokens){if (opFuncMap.find(str) != opFuncMap.end()){int right = st.top();st.pop();int left = st.top();st.pop();st.push(opFuncMap[str](left, right));}else{// 1、atoi itoa// 2、sprintf scanf// 3、stoi to_string C++11st.push(stoi(str));}}return st.top();}
};

11.3 bind

std::bind包含在<functional>头文件中；
std::bind是一个函数模板，就像一个函数包装器（适配器），接受一个可调用对象，生成一个新的可调用对象来“适应”原对象的参数列表；
可以实现绑定一些参数（数值固定），传较少的实参；
可以实现参数顺序调整；
template <class F, class... Args>
/* unspecified */ bind (Fn&& f, Args&&... args);template <class Ret, class F, class... Args>
/* unspecified */ bind (Fn&& f, Args&&... args);
调用bind的一般形式：auto newCallable = bind( callable, arg_list );
newCallable本身就是一个可调用对象，arg_list是一个逗号分隔的参数列表，对应给定的callable的参数。当我们调用newCallable时，newCallable会调用callable，并传给它arg_list中的参数；
arg_list中的参数可能包含：_n，（n为一个整数），为占位符，对应给定传入实参的，newCallable的参数的位置；
_n：using namespace placeholders;
_1为newCallable（传入实参）的第一个参数；
_2为newCallable（传入实参）的第二个参数。
#include <functional>
using namespace placeholders;
int Plus(int a, int b)
{return a + b;
}class Sub
{
public:int sub(int a, int b){return a - b;}
};int main()
{//表示绑定函数plus参数分别由func1的第一、第二参数指定function<int(int, int)> func1 = bind(Plus, _1, _2);cout << func1(1, 2) << endl;//3cout << func1(6, 2) << endl;//8Sub s;//绑定成员函数function<int(int, int)> func3 = bind(&Sub::sub, s, _1, _2);//参数调换顺序function<int(int, int)> func4 = bind(&Sub::sub, s, _2, _1);cout << func3(1, 2) << endl;//-1cout << func4(1, 2) << endl;//1return 0;
}