C++11 类功能与包装器
一.C++11中新的类功能
1.默认的移动构造和移动赋值
1. 默认移动构造函数 (T(T&&))
行为：当一个类没有显式定义移动构造函数时，编译器在满足特定条件（见后文）时会自动生成一个默认的移动构造函数。
它的行为是：对其每个成员（包括基类成员）逐个进行移动初始化。
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对于内置类型（如
int,double, 原始指针等）：执行逐位拷贝（bitwise copy）。因为它们是“值”，没有“资源”可移动，所以拷贝和移动没有区别。 -
对于类类型成员：调用该成员的移动构造函数。
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对于数组成员：对数组中的每个元素执行上述规则。
class MyClass {
public:std::string str; // 类类型成员int num; // 内置类型成员// 编译器为我们生成默认的移动构造函数，类似于：// MyClass(MyClass&& other) noexcept// : str(std::move(other.str)), // 调用 string 的移动构造函数// num(other.num) // 内置类型，直接拷贝// {}
};int main() {MyClass obj1;obj1.str = "Hello";obj1.num = 42;MyClass obj2 = std::move(obj1); // 调用默认移动构造函数std::cout << obj2.str << std::endl; // 输出 "Hello"std::cout << obj2.num << std::endl; // 输出 42// obj1 的 str 已被“掏空”，处于有效但未指定的状态（通常是空字符串）std::cout << obj1.str.size() << std::endl; // 很可能输出 0// obj1.num 的值不变，因为它只是被拷贝了std::cout << obj1.num << std::endl; // 输出 42return 0;
}2. 默认移动赋值运算符 (T& operator=(T&&))
行为：
同样地，当没有显式定义时，编译器在满足条件时会生成默认的移动赋值运算符。
它的行为是：对其每个成员（包括基类成员）逐个进行移动赋值。
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释放当前对象（
*this）拥有的资源（通过调用各成员的析构函数或赋值运算符）。 -
从源对象（右值引用）中“窃取”资源。
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返回
*this的引用。
class MyClass {
public:std::string str;int num;// 编译器为我们生成默认的移动赋值运算符，类似于：// MyClass& operator=(MyClass&& other) noexcept {// str = std::move(other.str); // 调用 string 的移动赋值运算符// num = other.num; // 内置类型，直接赋值// return *this;// }
};int main() {MyClass obj1;obj1.str = "Hello";obj1.num = 42;MyClass obj2;obj2 = std::move(obj1); // 调用默认移动赋值运算符// 效果与移动构造函数类似：obj2 获得资源，obj1 被“掏空”return 0;
}3.特点与关键点
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自动生成的条件 (Rule of Five/The Rule of Zero)
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编译器不会总是自动生成移动操作。
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生成条件：只有在用户没有显式定义拷贝操作、移动操作和析构函数中的任何一个时，编译器才会自动生成默认的移动构造函数和移动赋值运算符。
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背后的逻辑：如果你定义了析构函数或拷贝操作，通常意味着这个类需要管理某种资源，编译器无法确定默认的“逐个成员移动”行为是否正确和安全，因此它选择不生成，将选择权交给程序员。此时，移动操作会回退为拷贝操作（如果拷贝操作可用），这可能是低效的。
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noexcept说明符-
编译器生成的默认移动操作通常被标记为
noexcept（不抛出异常）。 -
这非常重要，因为标准库容器（如
std::vector）在重新分配内存时，如果元素的移动构造函数是noexcept的，它会优先使用移动而不是拷贝来保证强异常安全。如果不是noexcept，则会使用更保守的拷贝操作。
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源对象状态
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移动操作后，源对象（被移动的对象）的状态是“有效但未指定的”（valid but unspecified）。你不能再对它的值做任何假设，但可以对其进行析构或重新赋值。
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对于像
std::string或std::vector这样的标准库类型，移动后它们通常处于空状态（.empty() == true）。 -
对于内置类型，移动操作等同于拷贝，所以值保持不变。
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与拷贝操作的区别
特性 拷贝操作 移动操作 目的 创建资源的独立副本 “窃取”资源，所有权转移 性能 开销大（深拷贝） 开销小（指针交换等） 源对象 操作后保持不变 操作后处于“有效但未指定”状态 参数 const T&(常量左值引用)T&&(右值引用)
当你的类管理着动态资源（如原始指针、文件句柄等），而默认的“逐个成员移动”行为不正确时（例如，默认移动一个原始指针只是拷贝了指针值，会导致双重释放），你需要自己定义移动操作来实现资源的正确转移，并将源对象的资源指针置为 nullptr。
现代 C++ 的最佳实践是使用 RAII 原则，用智能指针（std::unique_ptr, std::shared_ptr）和标准库容器来管理资源。这些类已经完美实现了移动语义，因此你通常不需要自己定义析构函数、拷贝/移动操作（遵循 The Rule of Zero），编译器生成的默认行为就是正确且高效的。
总结
| 特性 | 默认移动构造函数 | 默认移动赋值运算符 |
|---|---|---|
| 行为 | 对每个成员进行移动初始化 | 对每个成员进行移动赋值 |
| 生成条件 | 用户未定义五巨头（拷贝构造、拷贝赋值、移动构造、移动赋值、析构）中的任何一个 | 同上 |
| 异常规范 | noexcept | noexcept |
| 优点 | 高效，避免不必要的拷贝 | 同上 |
| 缺点 | 对管理原始资源的类不安全（浅拷贝问题） | 同上 |
| 最佳实践 | 使用 RAII 对象管理资源，依赖编译器生成的默认操作（Rule of Zero） | 同上 |
2.default与delete
• C++11可以让你更好的控制要使⽤的默认函数。假设你要使⽤某个默认的函数，但是因为⼀些原因这个函数没有默认⽣成。⽐如：我们提供了拷⻉构造，就不会⽣成移动构造了，那么我们可以使⽤default关键字显⽰指定移动构造⽣成。
• 如果能想要限制某些默认函数的⽣成，在C++98中，是该函数设置成private，并且只声明补丁，这样只要其他⼈想要调⽤就会报错。在C++11中更简单，只需在该函数声明加上=delete即可，该语法指⽰编译器不⽣成对应函数的默认版本，称=delete修饰的函数为删除函数。
class Person
{
public:Person(const char* name = "张三", int age = 1):_name(name), _age(age){}Person(const Person& p) = default;Person(Person&& p) = default;~Person(){}
private:wjh::string _name;int _age;
};void func(ostream& out)
{}二.包装器与绑定
1.包装器
包装器function是一种类模板，它主要用于接收各种可调用的类型，例如函数，类模板，lambda表达式等，但要注意参数类型要与可调用类型相匹配，例如：
class Plus
{
public:Plus(int n = 10):_n(n){}static int plusi(int a, int b){return a + b;}double plusd(double a, double b){return (a + b) * _n;}private:int _n;
};int main()
{// 包装各种可调用对象function<int(int, int)> f1 = f;function<int(int, int)> f2 = Functor();function<int(int, int)> f3 = [](int a, int b) {return a + b; };cout << f1(1, 1) << endl;cout << f2(1, 1) << endl;cout << f3(1, 1) << endl;// 包装静态成员函数// 成员函数要指定类域并且前面加&才能获取地址function<int(int, int)> f4 = &Plus::plusi;cout << f4(1, 1) << endl;function<double(Plus*, double, double)> f5 = &Plus::plusd;Plus pl;cout << f5(&pl, 1.111, 1.1) << endl;function<double(Plus, double, double)> f6 = &Plus::plusd;cout << f6(pl, 1.1, 1.1) << endl;cout << f6(Plus(), 1.1, 1.1) << endl;function<double(Plus&&, double, double)> f7 = &Plus::plusd;cout << f7(move(pl), 1.1, 1.1) << endl;cout << f7(Plus(), 1.1, 1.1) << endl;map<string, function<int(int, int)>> opFuncMap = {{"+", [](int x, int y) {return x + y; }},{"-", [](int x, int y) {return x - y; }},{"*", [](int x, int y) {return x * y; }},{"/", [](int x, int y) {return x / y; }},{"&", [](int x, int y) {return x + y; }},{"|", [](int x, int y) {return x | y; }},{"^", [](int x, int y) {return x ^ y; }}};return 0;
}主要用途：
-
统一类型：可以将函数指针、lambda、仿函数（重载了
operator()的类）、std::bind表达式等所有可调用对象赋值给同一个std::function类型，消除了它们的类型差异。 -
延迟调用：可以将可调用对象存储起来，在未来的某个时刻再调用它。这在实现回调函数、事件驱动系统、消息队列时非常有用。
-
作为函数参数：函数可以使用
std::function作为参数来接收外部传入的可调用策略，使函数接口更加通用和灵活，而无需使用函数指针或模板（模板会导致代码膨胀）。
2.绑定
std::bind 是一个函数模板，它像一个通用的函数适配器。它接受一个可调用对象，并生成一个新的可调用对象，这个新对象可以“绑定”原对象的部分参数，或者重新排列参数的顺序。这里最直接的应用就是调整参数顺序或者绑定死某个参数。例如上面对类成员函数的包装，第一个参数需要是this指针，我们只需要将这个参数绑死就不需要再传入了。
auto sub1 = bind(Sub, _1, _2);
cout << sub1(10, 5) << endl;auto sub2 = bind(Sub, _2, _1);
cout << sub2(10, 5) << endl;// 调整参数个数 （常用）
auto sub3 = bind(Sub, 100, _1);
cout << sub3(5) << endl;auto sub4 = bind(Sub, _1, 100);
cout << sub4(5) << endl;// 分别绑死第123个参数
auto sub5 = bind(SubX, 100, _1, _2);
cout << sub5(5, 1) << endl;
auto sub6 = bind(SubX, _1, 100, _2);
cout << sub6(5, 1) << endl;
auto sub7 = bind(SubX, _1, _2, 100);
cout << sub7(5, 1) << endl;// 成员函数对象进行绑死，就不需要每次都传递了
*function<double(Plus&&, double, double)> f6 = &Plus::plusd;
Plus pd;
cout << f6(move(pd), 1.1, 1.1) << endl;
cout << f6(Plus(), 1.1, 1.1) << endl;*/function<double(double, double)> f6 = bind(&Plus::plusd, Plus(), _1, _2);
cout << f6(1.1, 1.1) << endl;3.包装器与绑定的简单应用
逆波兰表达式
传统方法实现
//传统⽅式的实现
class Solution {
public:int evalRPN(vector<string>& tokens) {stack<int> st;for (auto& str : tokens){if(str == "+" || str == "-" || str == "*" || str == "/"){int right = st.top();st.pop();int left = st.top();st.pop();switch (str[0]){case '+':st.push(left + right);break;case '-':st.push(left - right);break;case '*':st.push(left * right);break;case '/':st.push(left / right);break;}} else{st.push(stoi(str));}} return st.top();}
};使用映射+function实现
// 使⽤map映射string和function的⽅式实现
// 这种⽅式的最⼤优势之⼀是⽅便扩展，假设还有其他运算，我们增加map中的映射即可
class Solution {
public:int evalRPN(vector<string>& tokens) {stack<int> st;// function作为map的映射可调⽤对象的类型map<string, function<int(int, int)>> opFuncMap = {{"+", [](int x, int y) {return x + y; }},{"-", [](int x, int y) {return x - y; }},{"*", [](int x, int y) {return x * y; }},{"/", [](int x, int y) {return x / y; }}};for(auto & str : tokens){if (opFuncMap.count(str)) // 操作符{int right = st.top();st.pop();int left = st.top();st.pop();int ret = opFuncMap[str](left, right);st.push(ret);} else{st.push(stoi(str));}} return st.top();}
}