C++11常用知识点（下）

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了C++11常用知识点（下）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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lambda表达式

在C++98中，如果想要对一个数据集合中的元素进行排序，可以使用std::sort方法。

#include <algorithm>
#include <functional>
int main()

	int array[] =  4, 1, 8, 5, 3, 7, 0, 9, 2, 6 ;
	// 默认按照小于比较，排出来结果是升序
	std::sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
	// 如果需要降序，需要改变元素的比较规则
	std::sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]), greater<int>
		());
	return 0;

如果待排序元素为自定义类型，需要用户定义排序时的比较规则：

struct Goods

	string _name;
	double _price;
;
struct Compare

	bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
	
		return gl._price <= gr._price;
	
;
int main()

	Goods gds[] =   "苹果", 2.1 ,  "香蕉", 3 ,  "橙子", 2.2 ,  "菠萝",1.5  ;
	sort(gds, gds + sizeof(gds) / sizeof(gds[0]), Compare());
	return 0;

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。因此，在C++11语法中出现了Lambda表达式。

lambda表达式

struct Goods

	string _name;
	double _price;
;
int main()

	Goods gds[] =   "苹果", 2.1 ,  "相交", 3 ,  "橙子", 2.2 ,  "菠萝",1.5  ;
	sort(gds, gds + sizeof(gds) / sizeof(gds[0]), [](const Goods& l, const Goods& r)
		->bool
	
		return l._price < r._price;// 按价格排序
	);
	return 0;

上述代码就是C++11中的lambda表达式的简单使用，可以看出lamb表达式实际是一个匿名函数。

lambda表达式语法

lambda表达式书写格式：[capture-list] (parameters) mutable -> return-type statement

（1） lambda表达式各部分说明

  • [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[ ]来判断接下来的代码是否为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)。
  • ->returntype：返回值类型。用追踪返回类型形式声明函数的返回值类型，没有返回值时此部分可省略。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，除了可以使用其参数外，还可以使用所有捕获到的变量。

注意： 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。因此C++11中最简单的lambda函数为：[]; 该lambda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int
	int a = 3, b = 4;
	[=]return a + b; ;

	// 省略了返回值类型，无返回值类型
	auto fun1 = [&](int c)b = a + c; ;
	fun1(10);
	cout << a << " " << b << endl;

	// 各部分都很完善的lambda函数
	auto fun2 = [=, &b](int c)->intreturn b += a + c; ;
	cout << fun2(10) << endl;

	// 复制捕捉x
	int x = 10;
	auto add_x = [x](int a) mutable  x *= 2; return a + x; ;
	cout << add_x(10) << endl;
	return 0;

通过上述例子可以看出，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。

（2）捕获列表说明

捕捉列表描述了上下文中哪些数据可以被lambda使用，以及使用的方式传值还是传引用。

  • [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(成员函数中包括this)
  • [&var]：表示引用传递捕捉变量var
  • [&]：表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量(成员函数中包括this)

注意：
a. 父作用域指包含lambda函数的语句块
b. 语法上捕捉列表可由多个捕捉项组成，并以逗号分割。
比如：[=, &a, &b]：以引用传递的方式捕捉变量a和b，值传递方式捕捉其他所有变量 [&，a, this]：值传递方式捕捉变量a和this，引用方式捕捉其他变量 c. 捕捉列表不允许变量重复传递，否则就会导致编译错误。 比如：[=, a]：这里=已经以值传递方式捕捉了所有变量，捕捉a重复，此时会报错。
c. 在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空。
d. 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
e. lambda表达式之间不能相互赋值，即使类型相同

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operator()运算符的类对象。

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);
	// lamber
	auto r2 = [=](double monty, int year)->doublereturn monty*rate*year;
	;
	r2(10000, 2);
	return 0;

函数对象将rate作为其成员变量，在定义对象时给出初始值即可，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，编译器会自动生成一个类，在该类中重载了operator()。

汇编代码如下

包装器

function包装器

可调用的类型有函数指针，仿函数对象，lamber表达式。如此丰富的类型，可能会导致模板的效率低下！C++11中又提供了包装器。

先看如下代码

template<class F, class T>
T useF(F f, T x)

	static int count = 0;
	cout << "count:" << ++count << endl;
	cout << "count:" << &count << endl;
	return f(x);

double f(double i)

	return i / 2;

struct Functor

	double operator()(double d)
	
		return d / 3;
	
;
int main()

	// 函数名
	cout << useF(f, 11.11) << endl;
	// 函数对象
	cout << useF(Functor(), 11.11) << endl;
	// lamber表达式
	cout << useF([](double d)->double return d / 4; , 11.11) << endl;
	return 0;

运行结果如下

它们的地址都不同，说明模板实例化了三份

我们用一下包装器

#include <functional>
template<class F, class T>
T useF(F f, T x)

	static int count = 0;
	cout << "count:" << ++count << endl;
	cout << "count:" << &count << endl;
	return f(x);

double f(double i)

	return i / 2;

struct Functor

	double operator()(double d)
	
		return d / 3;
	
;
int main()

	// 函数名
	std::function<double(double)> func1 = f;
	cout << useF(func1, 11.11) << endl;
	// 函数对象
	std::function<double(double)> func2 = Functor();
	cout << useF(func2, 11.11) << endl;
	// lamber表达式
	std::function<double(double)> func3 = [](double d)->double return d / 4; ;
	cout << useF(func3, 11.11) << endl;
	return 0;


它们的地址相同说明只实例化了一份。

functional使用方法

#include<functional> // 需要的头文件
// 类模板原型如下
template <class T> function; // undefined
template <class Ret, class... Args>// 模板
class function<Ret(Args...)>;

模板参数说明：

  • Ret: 被调用函数的返回类型
  • Args…：被调用函数的形参

bind

std::bind函数定义在头文件中，是一个函数模板，它就像一个函数包装器(适配器)，接受一个可调用对象（callable object），生成一个新的可调用对象来“适应”原对象的参数列表。一般而言，我们用它可以把一个原本接收N个参数的函数fn，通过绑定一些参数，返回一个接收M个（M可以大于N，但这么做没什么意义）参数的新函数。同时，使用std::bind函数还可以实现参数顺序调整等操作。

// 原型如下：
template <class Fn, class... Args>
/* unspecified */ bind(Fn&& fn, Args&&... args);
// with return type (2)
template <class Ret, class Fn, class... Args>
/* unspecified */ bind(Fn&& fn, Args&&... args);

可以将bind函数看作是一个通用的函数适配器，它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。 调用bind的一般形式：auto newCallable =bind(callable,arg_list);

其中，newCallable本身是一个可调用对象，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中的参数可能包含形如_n的名字，其中n是一个整数，这些参数是“占位符”，表示newCallable的参数，它们占据了传递给newCallable的参数的“位置”。数值n表示生成的可调用对象中参数的位置：_1为newCallable的第一个参数，_2为第二个参数，以此类推。

使用实例

#include <functional>
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 参数分别由调用 func1 的第一，二个参数指定
	std::function<int(int, int)> func1 = std::bind(Plus, placeholders::_1,
		placeholders::_2);
	//auto func1 = std::bind(Plus, placeholders::_1, placeholders::_2);

	//func2的类型为 function<void(int, int, int)> 与func1类型一样
	//表示绑定函数 plus 的第一，二为： 1， 2
	auto func2 = std::bind(Plus, 1, 2);
	cout << func1(1, 2) << endl;
	cout << func2() << endl;

	Sub s;
	// 绑定成员函数
	std::function<int(int, int)> func3 = std::bind(&Sub::sub, s,
		placeholders::_1, placeholders::_2);
	// 参数调换顺序
	std::function<int(int, int)> func4 = std::bind(&Sub::sub, s,
		placeholders::_2, placeholders::_1);
	cout << func3(1, 2) << endl;
	cout << func4(1, 2) << endl;
	return 0;

线程库

thread类的简单介绍

在C++11之前，涉及到多线程问题，都是和平台相关的，比如windows和linux下各有自己的接口，这使得代码的可移植性比较差。C++11中最重要的特性就是对线程进行支持了，使得C++在并行编程时不需要依赖第三方库，而且在原子操作中还引入了原子类的概念。要使用标准库中的线程，必须包含< thread >头文件。

函数名功能
thread()构造一个线程对象，没有关联任何线程函数，即没有启动任何线程
thread(fn,args1, args2,…)构造一个线程对象，并关联线程函数fn，args1，args2，…为线程函数的参数
get_id()获取线程id
jionable()线程是否还在执行，joinable代表的是一个正在执行中的线程
jion()该函数调用后会阻塞住线程，当该线程结束后，主线程继续执行
detach()在创建线程对象后马上调用，用于把被创建线程与线程对象分离开，分离的线程变为后台线程，创建的线程的"死活"就与主线程无关

注意：

  1. 线程是操作系统中的一个概念，线程对象可以关联一个线程，用来控制线程以及获取线程的状态
  2. 当创建一个线程对象后，没有提供线程函数，该对象实际没有对应任何线程
#include <thread>
int main()

	std::thread t1;
	cout << t1.get_id() << endl;
	return 0;


get_id()的返回值类型为id类型，id类型实际为std::thread命名空间下封装的一个类，该类中包含了一个结构体：

// vs下查看
typedef struct
 /* thread identifier for Win32 */
	void *_Hnd; /* Win32 HANDLE */
	unsigned int _Id;
 _Thrd_imp_t;
  1. 当创建一个线程对象后，并且给线程关联线程函数，该线程就被启动，与主线程一起运行。线程函数一般情况下可按照以下三种方式提供：
    （1）函数指针
    （2）lambda表达式
    （3）函数对象

使用示例

#include <iostream>
using namespace std;
#include <thread>
void ThreadFunc(int a)

	cout << "Thread1" << a << endl;

class TF

public:
	void operator()()
	
		cout << "Thread3" << endl;
	
;
int main()

	// 线程函数为函数指针
	thread t1(ThreadFunc, 10);
	// 线程函数为lambda表达式
	thread t2([]cout << "Thread2" << endl; );
	// 线程函数为函数对象
	TF tf;
	thread t3(tf);
	t1.join();
	t2.join();
	t3.join();
	cout << "Main thread!" << endl;
	return 0;

运行结果
创建了三个线程，每个线程执行不同的功能。

  1. thread类是防拷贝的，不允许拷贝构造以及赋值，但是可以移动构造和移动赋值，即将一个线程对象关联线程的状态转移给其他线程对象，转移期间不影响线程的执行。
  2. 可以通过jionable()函数判断线程是否是有效的，如果是以下任意情况，则线程无效
    1）采用无参构造函数构造的线程对象
    2）线程对象的状态已经转移给其他线程对象
    3）线程已经调用jion或者detach结束

线程函数参数

线程函数的参数是以值拷贝的方式拷贝到线程栈空间中的，因此：即使线程参数为引用类型，在线程中修改后也不能修改外部实参，因为其实际引用的是线程栈中的拷贝，而不是外部实参。

举例：

#include <thread>
void ThreadFunc1(int& x)

	x += 10;

void ThreadFunc2(int* x)

	*x += 10;

int main()

	int a = 10;
	// 在线程函数中对a修改，不会影响外部实参，因为：线程函数参数虽然是引用方式，但其实际引用的是线程栈中的拷贝
	thread t1(ThreadFunc1, a);
	t1.join();
	cout << a << endl;

	// 如果想要通过形参改变外部实参时，必须借助std::ref()函数
	thread t2(ThreadFunc1, std::ref(a));
	t2.join();
	cout << a << endl;

	// 地址的拷贝
	thread t3(ThreadFunc2, &a);
	t3.join();
	cout << a << endl;
	return 0;

[C++11 多线程同步] --- 线程同步概述

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C++11常用特性的使用经验总结

C++11常用知识

39. C++11常用知识点总结

C++11常用知识点（上）