C++11 ——— 类的新功能

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类的新功能

默认成员函数

八个默认成员函数

在C++11之前，一个类中有如下六个默认成员函数：

• 构造函数。
• 析构函数。
• 拷贝构造函数。
• 拷贝赋值函数。
• 取地址重载函数。
• const取地址重载函数。

其中前四个成员函数最重要，后面两个成员函数一般不会用到，这里“默认”的意思就是你不写编译器会自动生成。在C++11标准中又增加了两个默认成员函数，分别是移动构造函数和移动赋值重载函数。

默认移动构造和移动赋值的生成条件

C++11中新增的移动构造函数和移动赋值函数的生成条件如下：

• 移动构造函数的生成条件：没有自己实现移动构造函数，并且没有自己实现析构函数、拷贝构造函数和拷贝赋值函数。
• 移动赋值重载函数的生成条件：没有自己实现移动赋值重载函数，并且没有自己实现析构函数、拷贝构造函数和拷贝赋值函数。

也就是说，移动构造和移动赋值的生成条件与之前六个默认成员函数不同，并不是单纯的没有实现移动构造和移动赋值编译器就会默认生成。

特别注意： 如果我们自己实现了移动构造或者移动赋值，就算没有实现拷贝构造和拷贝赋值，编译器也不会生成默认的拷贝构造和拷贝赋值。

默认生成的移动构造和移动赋值会做什么？

• 默认生成的移动构造函数：对于内置类型的成员会完成值拷贝（浅拷贝），对于自定义类型的成员，如果该成员实现了移动构造就调用它的移动构造，否则就调用它的拷贝构造。
• 默认生成的移动赋值重载函数：对于内置类型的成员会完成值拷贝（浅拷贝），对于自定义类型的成员，如果该成员实现了移动赋值就调用它的移动赋值，否则就调用它的拷贝赋值。

验证默认生成的移动构造和移动赋值所做的工作

要验证默认生成的移动构造和移动赋值确实做了上述工作，这里需要模拟实现一个简化版的string类，类当中只编写了几个我们需要用到的成员函数。

代码如下：

namespace cl
{classstring{public://构造函数string(constchar* str =""){
            _size =strlen(str);//初始时，字符串大小设置为字符串长度
            _capacity = _size;//初始时，字符串容量设置为字符串长度
            _str =newchar[_capacity +1];//为存储字符串开辟空间（多开一个用于存放'\0'）strcpy(_str, str);//将C字符串拷贝到已开好的空间}//交换两个对象的数据voidswap(string& s){//调用库里的swap::swap(_str, s._str);//交换两个对象的C字符串::swap(_size, s._size);//交换两个对象的大小::swap(_capacity, s._capacity);//交换两个对象的容量}//拷贝构造函数（现代写法）string(const string& s):_str(nullptr),_size(0),_capacity(0){
            cout <<"string(const string& s) -- 深拷贝"<< endl;

            string tmp(s._str);//调用构造函数，构造出一个C字符串为s._str的对象swap(tmp);//交换这两个对象}//移动构造string(string&& s):_str(nullptr),_size(0),_capacity(0){
            cout <<"string(string&& s) -- 移动构造"<< endl;swap(s);}//拷贝赋值函数（现代写法）
        string&operator=(const string& s){
            cout <<"string& operator=(const string& s) -- 深拷贝"<< endl;

            string tmp(s);//用s拷贝构造出对象tmpswap(tmp);//交换这两个对象return*this;//返回左值（支持连续赋值）}//移动赋值
        string&operator=(string&& s){
            cout <<"string& operator=(string&& s) -- 移动赋值"<< endl;swap(s);return*this;}//析构函数~string(){//delete[] _str;  //释放_str指向的空间
            _str =nullptr;//及时置空，防止非法访问
            _size =0;//大小置0
            _capacity =0;//容量置0}private:char* _str;
        size_t _size;
        size_t _capacity;};}

然后再编写一个简单的Person类，Person类中的成员name的类型就是我们模拟实现的string类。

代码如下：

classPerson{public://构造函数Person(constchar* name ="",int age =0):_name(name),_age(age){}//拷贝构造函数Person(const Person& p):_name(p._name),_age(p._age){}//拷贝赋值函数
    Person&operator=(const Person& p){if(this!=&p){
            _name = p._name;
            _age = p._age;}return*this;}//析构函数~Person(){}private:
    cl::string _name;//姓名int _age;//年龄};

虽然Person类当中没有实现移动构造和移动赋值，但拷贝构造、拷贝赋值和析构函数Person类都实现了，因此Person类中不会生成默认的移动构造和移动赋值，可以通过下面的代码来验证：

intmain(){
    Person s1("张三",21);
    Person s2 = std::move(s1);//想要调用Person默认生成的移动构造return0;}

上述代码中用一个右值去构造s2对象，但由于Person类没有生成默认的移动构造函数，因此这里会调用Person的拷贝构造函数（拷贝构造既能接收左值也能接收右值），这时在Person的拷贝构造函数中就会调用string的拷贝构造函数对name成员进行深拷贝。

如果要让Person类生成默认的移动构造函数，就必须将Person类中的拷贝构造、拷贝赋值和析构函数全部注释掉，这时用右值去构造s2对象时就会调用Person默认生成的移动构造函数。

• Person默认生成的移动构造，对于内置类型成员age会进行值拷贝，而对于自定义类型成员name，因为我们的string类实现了移动构造函数，因此它会调用string的移动构造函数进行资源的转移。
• 而如果我们将string类当中的移动构造函数注释掉，那么Person默认生成的移动构造函数，就会调用string类中的拷贝构造函数对name成员进行深拷贝。

要验证Person类中默认生成的移动赋值函数可以用下面的代码，验证方式和上面验证移动构造的方式是一样的。

intmain(){
    Person s1("张三",21);
    Person s2;
    s2 = std::move(s1);//想要调用Person默认生成的移动赋值return0;}

说明一下：

• 我们在模拟实现的string类的拷贝构造、拷贝赋值、移动构造和移动赋值函数中都打印了一条提示语句，因此可以通过控制台输出判断是否调用了对应的函数。
• 由于VS2013没有完全支持C++11，因此上述代码无法在VS2013当中验证，需要使用更新一点的编译器进行验证，比如VS2019。

类成员变量初始化

默认生成的构造函数，对于自定义类型的成员会调用其构造函数进行初始化，但并不会对内置类型的成员进行处理。于是C++11支持非静态成员变量在声明时进行初始化赋值，默认生成的构造函数会使用这些缺省值对成员进行初始化。比如：

classPerson{public://...private://非静态成员变量，可以在成员声明时给缺省值
    cl::string _name ="张三";//姓名int _age =20;//年龄staticint _n;//静态成员变量不能给缺省值};

注意： 这里不是初始化，而是给声明的成员变量一个缺省值。

强制生成默认函数的关键字default

C++11可以让我们更好的控制要使用的默认成员函数，假设在某些情况下我们需要使用某个默认成员函数，但是因为某些原因导致无法生成这个默认成员函数，这时可以使用default关键字强制生成某个默认成员函数。

例如，下面的Person类中实现了拷贝构造函数：

classPerson{public://拷贝构造函数Person(const Person& p):_name(p._name),_age(p._age){}private:
    cl::string _name;//姓名int _age;//年龄};

这时如下代码就无法编译成功了，因为Person类中编写了拷贝构造函数，导致无法生成默认的构造函数，因为默认构造函数生成的条件是没有编写任意类型的构造函数，包括拷贝构造函数。

intmain(){
    Person s;//没有合适的默认构造函数可用return0;}

这时我们就可以使用default关键字强制生成默认的构造函数，如下：

classPerson{public:Person()=default;//强制生成默认构造函数//拷贝构造函数Person(const Person& p):_name(p._name),_age(p._age){}private:
    cl::string _name;//姓名int _age;//年龄};

说明一下： 默认成员函数都可以用default关键字强制生成，包括移动构造和移动赋值。

禁止生成默认函数的关键字delete

当我们想要限制某些默认函数生成时，可以通过如下两种方式：

• 在C++98中，可以将该函数设置成私有，并且只用声明不用定义，这样当外部调用该函数时就会报错。
• 在C++11中，可以在该函数声明后面加上=delete，表示让编译器不生成该函数的默认版本，我们将=delete修饰的函数称为删除函数。

例如，要让一个类不能被拷贝，可以用=delete修饰将该类的拷贝构造和拷贝赋值。

classCopyBan{public:CopyBan(){}private:CopyBan(const CopyBan&)=delete;
    CopyBan&operator=(const CopyBan&)=delete;};

说明一下： 被=delete修饰的函数可以设置为公有，也可以设置为私有，效果都一样。

继承和多态中final与override关键字

final修饰类

被final修饰的类叫做最终类，最终类无法被继承。比如：

classNonInherit final //被final修饰，该类不能再被继承{//...};

final修饰虚函数

final修饰虚函数，表示该虚函数不能再被重写，如果子类继承后重写了该虚函数则编译报错。比如：

//父类classPerson{public:virtualvoidPrint() final //被final修饰，该虚函数不能再被重写{
        cout <<"hello Person"<< endl;}};//子类classStudent:public Person
{public:virtualvoidPrint()//重写，编译报错{
        cout <<"hello Student"<< endl;}};

override修饰虚函数

override修饰子类的虚函数，检查子类是否重写了父类的某个虚函数，如果没有没有重写则编译报错。比如：

//父类classPerson{public:virtualvoidPrint(){
        cout <<"hello Person"<< endl;}};//子类classStudent:public Person
{public:virtualvoidPrint() override //检查子类是否重写了父类的某个虚函数{
        cout <<"hello Student"<< endl;}};