C++11中的新特性（2）

C++11

1 可变参数模板
2 emplace_back函数
3 lambda表达式
- 3.1 捕捉列表的作用
- 3.2 lambda表达式底层原理
4 包装器
5 bind函数的使用

1 可变参数模板

在C++11之前，模板利用class关键字定义了几个参数，那么我们在编译推演中，我们就必须传入对应的参数，如下图函数模板所示（类模板也是一样的，这里就以函数模版为例）
在这里插入图片描述

出现上述错误的原因就是，缺少了T3这个参数，隐式实例化模版推演不出来！我们可以采用显式实例化！

我们可以发现这样的模版就存在一定的局限性，难道不可以根据我所传的参数，自动的匹配出对应有几个模版参数吗？所以在C++11中，我们就引入了可变的模版参数包来解决这一难题！
在这里插入图片描述
那么我们是如何获取到参数包中传过来的参数的呢？我们就以递归函数方式展开函数包来理解！

//递归的终止条件
void test()
{
	cout << endl;
}
template<class T, class ...Args>
void test(T t, Args ...arg)
{
	cout << t << endl;
	test(arg...);
}
//声明Args这是一个模版参数包 可以传过来0到任意个模版参数
template<class ...Args>
//arg就是函数形参参数包
void test(Args ...arg)
{
	//开始递归
	test(arg...);
}
int main()
{
	test(1, 'a',"ggg");
	return 0;
}

也就是说通过递归函数，我们可以一个一个的获得函数包中的参数！其实函数参数包是我们在语法层上的理解，事实上，对于所要传过来的参数，编译器就会实例化好对应的模版！如下图所示，在编译器的眼里其实只存在对应的类型参数！
在这里插入图片描述
所以在C++11之后，STL中的容器利用可变参数包通常结合我们的万能引用，以及完美转发从而保持我们要传入的是左值还是右值，比如下面所要介绍的emplace_back函数就是这样做的！

2 emplace_back函数

有些人常常说emplace_back函数效率更高，那么到底更高在哪里呢？其实在引用右值引用之后，对于深拷贝的有移动构造的对象，emplace_back与push_back函数效率其实都是相差不大的！但是对于那些浅拷贝的对象来说，利用emplace_back插入只需要直接调用构造函数，而利用push_back需要调用构造+拷贝构造！所以综合以上所述，emplace_back效率更高，我们更推荐使用emplace_back进行插入！

3 lambda表达式

在某些场景下，我们需要对对象进行比较与排序，但是对于我们选择不同的方式去进行比较!就需要写多个仿函数，为了解决这个问题，就引入了lambda表达式来解决这一问题！

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

[capture-list]指的是捕捉列表！
(parameters)是参数列表与普通函数的参数列表一样，如果不需要参数传递，那么可以省略！
mutable：lambda函数总是一个const函数，mutable可以取消其常量性。
->return-type指的就是一个返回值，没有返回值，可以不写，如果有明确的返回值，可以由编译器自行推导！
{statement}指的就是一个函数体，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。
也就是说在C++11中最简单的lambda表达式就是[]{}，但是该表达式不能处理任何事情！
以下面的代码为示例：

int main()
{
	int a = 6, b = 4;
	// 拷贝x到捕捉列表中，利用mutable取消拷贝后x的常性，可以改变x的拷贝值
	int x = 10;
	auto add_x = [x](int a)mutable{x *= 2;return a + x;};
	cout << add_x(10) << endl;
	return 0;
}

可以发现，lambda表达式实质上就是一个匿名函数！我们需要通过auto将其赋值给一个变量，然后才可以显式的进行调用！

3.1 捕捉列表的作用

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

1️⃣ [var]：表示值传递方式捕捉变量var
2️⃣[=]：表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量(包括this)
3️⃣[&var]：表示引用传递捕捉变量var
4️⃣[&]：表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量(包括this)
5️⃣[this]：表示值传递方式捕捉当前的this指针

需要注意的是：
1 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
2 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]：=已经以值传递方式捕捉了所有变量，捕捉a重复
3 在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空，即全局lambda函数的捕捉列表必须为空。在块作用域中的lambda函数仅能捕捉父作用域中的局部变量，捕捉任何非此作用域或者非局部变量都会导致编译报错，一对{}就组成了块作用域！
4 lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同

3.2 lambda表达式底层原理

实际上，lambda底层所用到就是去调用operator（）函数，也就是说是仿函数！以下面中的代码为例！

class Rate
{
public:
	Rate(double rate) : _rate(rate)
	{}
	double operator()(double money, int year)
	{
		return money * _rate * year;
	}
private:
	double _rate;
};
int main()
{
	// 仿函数对象
	double rate = 0.49;
	Rate r1(rate);
	r1(10000, 2);
	// lamber表达式
	auto r2 = [=](double monty, int year)->double {return monty * rate * year;};
	r2(10000, 2);
	return 0;
}

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了解完底层是啥样的之后，我们再来解释以下为什么一样的lambda表达式不能相互赋值呢？原因就是他们其实不是同样的类型！

int main()
{
	int x = 10;
	int y = 20;
	auto add1 = [=] {return x + y; };
	auto add2 = [=] {return x + y; };
	cout << typeid(add1).name() << endl;
	cout << typeid(add2).name() << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

我们可以发现，类型都不是一样的了，所以表达式一样的lambda不能相互赋值的！关于lambda可以参考这篇文章中所讲述的lambda详解

4 包装器

也就是我们所说的function包装器，它有什么作用呢？我们先来看这样一句代码：

ret = func(x);

在结合我们所学过的仿函数，以及lambda表达式，你觉得func是函数指针，还是仿函数对象，还是lambda表达式！所以如果有下面这样类似的代码，就会导致模版的效率低下!

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;
}

这样子我们的useF模版就会实例化成3个,那么如何解决这样一个问题，就是利用一个包装器，将上述的三种类型都变成包装器的对象！生成一个模版就行了！改进如下：

std::function在头文件functional中
类模板原型如下 template function; // undefined
template <class Ret, class… Args> 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

#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)> f1 = f;
	cout << useF(f1, 11.11) << endl;
	// 函数对象
	std::function<double(double)> f2 = Functor();
	cout << useF(f2, 11.11) << endl;
	// lamber表达式
	std::function<double(double)> f3 = [](double d)->double { return d / 4; };
	cout << useF(f3, 11.11) << endl;
	return 0;
}

所以此时模版就只会实例化成一份包装器的模版参数！

5 bind函数的使用

bind函数作用一般就是绑定函数，然后交换参数的顺序!使用方法如下所示：

#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);
	// placeholders::_1就表示是函数中的第一个参数，依次类推
	//表示绑定函数 plus 的第一，二为： 1， 2
	cout << func1(1, 2) << endl;
	
	Sub s;
	// 绑定成员函数,需要取类中成员函数的地址
	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;
}