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【C++11】：统一的列表初始化|声明|STL变化

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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：![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/1c9a096925c16e975f10f5fbb252e7e1.png)

​

    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：

​

    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：

​

    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。

​

    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0
    myarray.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;

​

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5
    std::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。
     **                感谢你耐心的看到这里ღ( ´･ᴗ･` )比心，如有哪里有错误请踢一脚作者o(╥﹏╥)o！** 

                                   ![](https://img-blog.csdnimg.cn/a2296f4aa7fd45e9b1a1c44f9b8432a6.gif)

** 给个三连再走嘛~ **

标签： c++ 后端 开发语言
本文转载自: https://blog.csdn.net/weixin_64038246/article/details/136980423
版权归原作者 慕斯( ˘▽˘)っ 所有， 如有侵权，请联系我们删除。
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