【C++11】：统一的列表初始化|声明|STL变化

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目录

统一的列表初始化

使用初始化列表时，可添加等号(=)，也可不添加

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

std::initializer_list

基本概念

使用场景

底层原理

注意事项

声明

auto

decltype

nullptr

STL中的变化

array

1. 包含头文件

2. 定义array

3. 初始化array

4. 访问array元素

5. array成员函数

6. array与内置数组的区别

forward_list

1. 包含头文件

2. 定义和初始化 forward_list

3. 访问 forward_list

4. 插入和删除元素

5. 其他操作

注意事项

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统一的列表初始化

        在C++98中，标准允许使用花括号{}对数组或者结构体元素进行统一的列表初始值设定，而C++11扩大了用大括号括起的列表(初始化列表)的使用范围，使其可用于所有的内置类型和用户自定义的类型，使用初始化列表时，可添加等号(=)，也可不添加。

使用初始化列表时，可添加等号(=)，也可不添加

  struct test  {  int _x;  char _str;  };    int array1[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };int array2[5] = { 0 };test aa = { 2,'r' };int x1 = 1;  //C++11后以下也支持：int x2{ 2 };int array3[]{ 1, 2, 3, 4, 5 };int array4[5]{ 0 };test bb{ 2,'s' };

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

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;};int main(){Date d1(2022, 1, 1); // old style  // C++11后支持的列表初始化，这里会调用构造函数初始化Date d2{ 2022, 1, 2 };Date d3 = { 2022, 1, 3 };return 0;  const Date& d4 = { 2023, 11, 25 };    Date* p1 = new Date[3]{ d1, d2, d3 }; Date* p2 = new Date[3]{ {2022, 11, 25}, {2022, 11, 26}, {2022, 11, 27} };}

        需要注意的是：上述使用列表初始化方式Date d3 = { 2022, 1, 3 }的本质也是类型转换 构造+拷贝构造-》优化直接构造。

std::initializer_list

    std::initializer_list 是C++11标准引入的一个模板类，用于表示对象的初始化列表。它提供了一种方便的方式来初始化对象，尤其是在构造函数和函数中处理可变数量的参数时。下面是对 std::initializer_list 的详细解释：

基本概念

    std::initializer_list 是一个轻量级的只读容器，它内部维护了一个指向堆上的数组以及该数组的长度。它不支持添加、删除元素等操作，但可以使用迭代器访问元素，以及使用 size() 函数获得容器长度。

        当使用花括号 {} 进行列表初始化时，编译器会尝试构造一个 std::initializer_list 对象。例如：

std::initializer_list<int> ilist = {1, 2, 3, 4, 5};

        在这个例子中，ilist 是一个 std::initializer_list<int> 类型的对象，它包含5个整数。

 

使用场景

        构造函数和赋值运算符：如果类的构造函数或赋值运算符接受一个 std::initializer_list 参数，那么可以使用花括号初始化列表来初始化或赋值对象。

class MyClass {public:    MyClass(std::initializer_list<int> list) {        // 处理 list 中的元素    }};MyClass obj({1, 2, 3}); // 使用 std::initializer_list 构造函数

         函数参数：函数也可以接受 std::initializer_list 参数，从而能够接收任意数量的元素。

void printNumbers(std::initializer_list<int> numbers) {    for (int num : numbers) {        std::cout << num << ' ';    }    std::cout << std::endl;}printNumbers({1, 2, 3, 4, 5}); // 输出: 1 2 3 4 5

        范围循环：std::initializer_list 可以与范围循环（range-based for loop）一起使用，以迭代其元素。 

std::initializer_list<int> ilist = {1, 2, 3, 4, 5};for (int i : ilist) {    std::cout << i << ' '; // 输出: 1 2 3 4 5}

        使用{ }初始化容器 

        可以发现C++11后所有的容器都适配了std::initializer_list（这里只举几个例子）。这也使得所有的容器都可使用花括号进行初始化：

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        我们像如下对容器使用{ }:

vector<int> v = { 1,2,3,4 };list<int> lt = { 1,2 };// 这里{"sort", "排序"}会先初始化构造一个pair对象map<string, string> dict = { {"sort", "排序"}, {"insert", "插入"} };// 使用大括号对容器赋值v = {10, 20, 30};

 

底层原理

        从编译器底层中使用std::initializer_list用{ }来初始化的话，他会找一个常量区将{ }内的数组内的内容储存起来，然后在std::initializer_list这个类下会有两个指针分别指向这段空间的开始和结束的下一个位置，他支持迭代器，而这个迭代器是原生指针。因此我们可以利用该特性合理的使用std::initializer_list，让我们的类也支持用{ }来初始化。如下例子让模拟实现的vector也支持{}初始化和赋值 ：

template<class T>class vector {public:typedef T* iterator;vector(initializer_list<T> l){_start = new T[l.size()];_finish = _start + l.size();_endofstorage = _start + l.size();iterator vit = _start;typename initializer_list<T>::iterator lit = l.begin();while (lit != l.end()){*vit++ = *lit++;}//for (auto e : l)// *vit++ = e;}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;};

 

注意事项

std::initializer_list 中的元素是常量，不能修改。不要将 std::initializer_list 用于期望长期存储值的场景，因为它通常只包含对临时数组的引用。在类的构造函数中，如果参数为 std::initializer_list 类型，则需要在参数类型前加上花括号 {}。

声明

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，但是局部域中定义局部的变量默认就是自动存储类型，所以auto就没什么价值了。C++11中废弃auto原来的用法，将其用于实现自动类型腿断。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。

 

decltype

        关键字decltype将变量的类型声明为表达式指定的类型。 decltype可以推导对象的类型。这个类型是可以用的，他可以用来作为模板实参，或者再定义对象如下：

int i = 1;double d = 2.2;auto j = i;auto ret = i * d;decltype(ret) x;vector<decltype(ret)> v;v.push_back(1);v.push_back(1.1);for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;

nullptr

        由于C++中NULL被定义成字面量0，这样就可能回带来一些问题，因为0既能指针常量，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。

 

STL中的变化

        对于之前的容器做出了新增cbegin()、cend()、带initializer_list的构造赋值等等较为轻微的变化 ，较为大的变化为如下为新增的容器：

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        对于unordered_map和unordered_set我们还是比较熟悉的了，相比map和set而言：

map 和 set 是基于红黑树实现的，这意味着它们的元素在内部是有序的。unordered_map 和 unordered_set 是基于哈希表实现的，因此它们的元素在内部是无序的。

        对此不多叙述。下面详细介绍一下array和forward_list这两个容器：

array

        在C++中，array是一个固定大小的序列容器，它包含相同类型的元素，并且其大小在编译时确定。array是C++标准库<array>头文件中的一个模板类，它提供了对数组元素的随机访问迭代器，并支持一系列成员函数来操作这些元素。

 

1. 包含头文件

        使用array之前，你需要包含<array>头文件：

#include <array>

2. 定义array

        你可以使用以下语法定义一个array：

std::array<类型, 大小> 变量名;

        其中，类型是array中元素的类型，大小是array中元素的数量，它是一个常量表达式，必须在编译时确定。

        例如，定义一个包含5个整数的array：

std::array<int, 5> myArray;

3. 初始化array

        可以使用列表初始化来初始化array：

std::array<int, 5> myArray = {1, 2, 3, 4, 5};

        也可以使用fill构造函数来初始化所有元素为同一值：

std::array<int, 5> myArray(10); // 所有元素初始化为10

4. 访问array元素

        你可以使用下标操作符[]来访问array中的元素：

int firstElement = myArray[0]; // 访问第一个元素  myArray[2] = 15; // 修改第三个元素

5. array成员函数

        如下可见分别为，是否常量正向，是否常量反向使用的迭代器：    

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        如下为返回大小、最大的大小、判空、使用[]、at来修改数组内的值、返回最前面的值和最后面的值。我们可能没见过data这个函数，这里的作用为：返回指向数组对象中第一个元素的指针。下面fill则是的将 val 设置为数组对象中所有元素的值。swap用的较多，即为交换两个数组。

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    array提供了许多有用的成员函数，例如size()来获取数组大小，begin()和end()来获取指向数组第一个和最后一个元素的迭代器，以及at()来访问元素（如果索引越界，会抛出std::out_of_range异常）。

std::array<int, 6> myarray;std::array<int, 6> myarray2 = { 0 };//myarray2{};全部初始化为0  myarray2{1,2,3};部分初始化，其他为0myarray.fill(5);myarray.swap(myarray2);cout << myarray[2] << endl;myarray.at(2) = 3;cout << myarray.size() << endl;cout << myarray.max_size() << endl;cout << myarray.empty()<< endl;cout << myarray2.front() << endl;cout << myarray2.back() << endl;cout << myarray2.data() << endl;

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6. array与内置数组的区别

        与内置数组相比，std::array有以下优点：

固定大小：std::array的大小在编译时确定，这有助于捕获潜在的错误，并可能优化性能。支持STL算法：std::array可以与STL算法无缝集成，而内置数组则不可以。安全性：std::array的at()成员函数在索引越界时会抛出异常，而内置数组则可能导致未定义行为。更好的接口：std::array提供了更丰富的接口和成员函数，使得操作更加便捷。

forward_list

    forward_list 是 C++ 标准库中的一个容器，它表示一个单向链表。与 list 容器不同，forward_list 只允许从前往后遍历元素，不支持从后往前遍历。因此，forward_list 通常比 list 更节省空间，但在某些操作上可能稍慢一些。

        以下是 forward_list 的一些基本特性和用法：

1. 包含头文件

        使用 forward_list 需要包含 <forward_list> 头文件：

#include <forward_list>

2. 定义和初始化 forward_list

        你可以使用花括号初始化列表或 insert、emplace 等成员函数来创建和填充 forward_list。

std::forward_list<int> myList = { 1, 2, 3, 4, 5 };std::forward_list<int> mylist2;std::forward_list<int> mylist3(10);//创建包涵10个元素的容器std::forward_list<int> mylist4(10,5);//创建包涵10个元素的容器并且全初始化为5std::array<int, 6> myarray2 = { 1,2,3,4,5 };std::forward_list<int> mylist5(myarray2.begin(), myarray2.end());//使用其他容器的迭代器初始化

3. 访问 forward_list

        由于 forward_list 是单向的，你只能使用迭代器从前往后遍历它。

for (auto it = myList.begin(); it != myList.end(); ++it) {    std::cout << *it << " ";}

        或者，使用基于范围的 for循环：

for (const auto& elem : myList) {    std::cout << elem << " ";}

4. 插入和删除元素

        使用assign()用新元素替换容器中原有内容。emplace_front()和push_front()在容器头部插入一个元素。但emplace_front()效率更高。insert_after()和emplace_after()，在指定位置之后插入一个新元素，并返回一个指向新元素的迭代器。但emplace_after()效率更高。pop_front()，删除容器头部的一个元素。erase_after()，删除容器中某个指定位置之后或区域内的所有元素。

  std::forward_list<int> first;  std::forward_list<int> second;  first.assign (4,15);                           // 15 15 15 15  second.assign (first.begin(),first.end());     // 15 15 15 15  first.assign ( {77, 2, 16} );                  // 77 2 16///  std::forward_list< std::pair<int,char> > mylist;  mylist.emplace_front(10,'a');//push_front()  mylist.emplace_front(20,'b');  mylist.emplace_front(30,'c');///  std::forward_list< std::pair<int,char> > mylist;  auto it = mylist.before_begin();  it = mylist.emplace_after ( it, 100, 'x' );  it = mylist.emplace_after ( it, 200, 'y' );  it = mylist.emplace_after ( it, 300, 'z' );///  std::forward_list<int> mylist = {10, 20, 30, 40, 50};                                            // 10 20 30 40 50  auto it = mylist.begin();                 // ^  it = mylist.erase_after(it);              // 10 30 40 50                                            //    ^  it = mylist.erase_after(it,mylist.end()); // 10 30

        下面主要介绍其中比较特殊的两个迭代器before_begin和cbefore_begin。这两个迭代器指向容器中第一个元素之前的位置。只是后面的是常量迭代器而已

  std::forward_list<int> mylist = {20, 30, 40, 50};  mylist.insert_after ( mylist.before_begin(), 11 );//11 20 30 40 50  mylist.insert_after ( mylist.cbefore_begin(), 19 ); //19 11 20 30 40 50

5. 其他操作

    forward_list 还提供了许多其他成员函数，empty（检查列表是否为空）、size（返回列表中元素的数量）、swap()（交换两个容器中的元素）、resize()（调整容器的大小）、clear()（删除容器存储的所有元素），sort()（排序）。reverse()（翻转顺序）。主要介绍如下：splice_after()，将某个 forward_list 容器中指定位置或区域内的元素插入到另一个容器的指定位置之后。remove(val)，删除容器中所有等于 val 的元素。remove_if()，删除容器中满足条件的元素。unique()，删除容器中相邻的重复元素，只保留一个。merge()，合并两个事先已排好序的 forward_list 容器，并且合并之后的 forward_list 容器依然是有序的。

  std::forward_list<int> first = { 1, 2, 3 };  std::forward_list<int> second = { 10, 20, 30 };  auto it = first.begin();  // points to the 1  first.splice_after ( first.before_begin(), second );                          // first: 10 20 30 1 2 3                          // second: (empty)                          // "it" still points to the 1 (now first's 4th element)  second.splice_after ( second.before_begin(), first, first.begin(), it);                          // first: 10 1 2 3                          // second: 20 30  first.splice_after ( first.before_begin(), second, second.begin() );                          // first: 30 10 1 2 3                          // second: 20                          // * notice that what is moved is AFTER the iterator///bool single_digit (const int& value) { return (value<10); }// a predicate implemented as a class:class is_odd_class{public:  bool operator() (const int& value) {return (value%2)==1; }} is_odd_object;  std::forward_list<int> mylist = {7, 80, 7, 15, 85, 52, 6};  mylist.remove_if (single_digit);      // 80 15 85 52  mylist.remove_if (is_odd_object);     // 80 52///  std::forward_list<double> first = {4.2, 2.9, 3.1};  std::forward_list<double> second = {1.4, 7.7, 3.1};  first.sort();  second.sort();  first.merge(second); //first: 1.4 2.9 3.1 3.1 4.2 7.7

注意事项

由于 forward_list 是单向的，它不支持 reverse_iterator，因此不能使用 rbegin() 和 rend() 函数。在某些情况下，forward_list 可能比 list 或 vector 等其他容器更适合，特别是在你需要一个简单的单向链表并且空间效率很重要的时候。但是，由于它只支持单向遍历，因此在某些算法上可能不如双向链表或数组高效。

 

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