1 Введение в С++11 (стандарт ISO/IEC 14882:2011 ) Вне рассмотрения в рамках курса остаются нововведения для работы с шаблонами: ведение понятий лямбда-функций. - презентация

1 1 Введение в С++11 (стандарт ISO/IEC 14882:2011 ) Вне рассмотрения в рамках курса остаются нововведения для работы с шаблонами: ведение понятий лямбда-функций и выражений, внешние шаблоны, альтернативный синтаксис шаблонных функций, расширение возможностей использования угловых скобок в шаблонах, typedef для шаблонов, шаблоны с переменным числом аргументов, статическая диагностика, изменения в STL, регулярные выражения. Не рассматриваются также новые понятия тривиального класса, класса с простым размещением, explicit перед функциями преобразования, новшества в ограничениях для union, новые строковые литералы, новые символьные типы char16_t и char32_t для хранения UTF-16 и UTF-32 символов, некоторое другое...

2 2 Введение в С++11 (стандарт ISO/IEC 14882:2011 ) Полностью новый стандарт поддерживают компиляторы g++ начиная с версии 4.7. … Для компиляции программы в соответствии с новым стандартом в командной строке в качестве опции компилятору g++ надо указать: -std=c++0x (или в новых версиях -std=c++11 ) : g++ …………. –std=c++0x ( или g++ ………… -std=c++11)

3 3 Введение в С++11 rvalue- ссылки В С++11 появился новый тип данных – rvalue-ссылка: && = ; В С++11 можно использовать перегруженные функции для неконстантных временных объектов, обозначаемых посредством rvalue-ссылок. Например: class A; … A a; … void f (A & x); ~ f (a); void f (A && y); ~ f ( A() ); … A && rr1 = A(); // A && rr2 = a; // Err! int && n = 1+2; n++; …

4 4 Введение в С++11 Семантика переноса (Move semantics). При создании/уничтожении временных объектов неплоских классов, как правило, требуется выделение-освобождение динамической памяти, что может отнимать много времени. Однако, можно оптимизировать работу с временными объектами неплоских классов, если не освобождать их динамическую память, а просто перенаправить указатель на нее в объект, который копирует значение временного объекта неплоского класса (посредством поверхностного копирования). При этом после копирования надо обнулить соответствующие указатели у временного объекта, чтобы его конструктор ее не зачистил. Это возможно сделать с помощью перегруженных конструктора копирования и операции присваивания с параметрами – rvalue- ссылками. Их называют конструктором переноса ( move constructor) и операцией переноса ( move assignment operator). При этом компилятор сам выбирает нужный метод класса, если его параметром является временный объект.

5 5 Введение в С++11 Семантика переноса (Move semantics). Пример: class Str { char * s; int len; public: Str (const char * sss = NULL); // обычный конструктор неплоского класса Str (const Str &); // традиционный конструктор копирования Str (Str && x) { // move constructor s = x.s; x.s = NULL; // !!! len = x.len; } Str & operator = (const Str & x); // обычная перегруженная операция = Str & operator = (Str && x) { // move assignment operator s = x.s; x.s = NULL; // !!! len = x.len; return *this; } ~Str(); // традиционный деструктор неплоского класса Str operator + ( Str x);... };

6 6 Введение в С++11 Семантика переноса (Move semantics). Использование rvalue-ссылок в описании методов класса Str приведет к более эффективной работе, например, следующих фрагментов программы:... Str a(abc), b(def), c; c = b+a; // Str& operator= (Str &&);... Str f (Str a ) { Str b;... return a; }... Str d = f (Str (dd) );... // Str (Str &&);

7 7 Введение в С++11 Обобщенные константные выражения. Введено ключевое слово constexpr, которое указывает компилятору, что обозначаемое им выражение является константным, что в свою очередь позволяет компилятору вычислить его еще на этапе компиляции и использовать как константу. Пример: constexpr int give5 () { return 5; } int mas [give5 () + 7]; // создание массива из 12 // элемнтов, так можно в С++11.

8 8 Введение в С++11 Обобщенные константные выражения. Однако, использование constexpr накладывает жесткие ограничения на функцию: она не может быть типа void; тело функции должно быть вида return выражение; выражение должно быть константой, функция, специфицированная constexpr не может вызываться до ее определения. В константных выражениях можно использовать не только переменные целого типа, но и переменные других числовых типов, перед определением которых стоит constexpr. Пример: constexpr double a = 9.8; constexpr double b = a/6;

9 9 Введение в С++11 Вывод типов. Описание явно инициализируемой переменной может содержать ключевое слово auto: при этом типом созданной переменной будет тип инициализирующего выражения. Пример: Пусть ft(....) – шаблонная функция, которая возвращает значение шаблонного типа, тогда при описании auto var1 = ft(....); переменная var1 будет иметь соответствующий шаблонный тип. Возможно также: auto var2 = 5; // var2 имеет тип int

10 10 Введение в С++11 Вывод типов. Для определения типа выражения во время компиляции при описании переменных можно использовать ключевое слово decltype. Пример: int v1; decltype (v1) v2 = 5; // тип переменной v2 такой же, как у v1. Вывод типов наиболее интересен при работе с шаблонами, а также для уменьшения избыточности кода. Пример: Вместо for(vector ::const_iterator itr = myvec.cbegin(); itr != myvec.cend(); ++itr)... можно написать: for(auto itr = myvec.cbegin(); itr != myvec.cend(); ++itr)...

11 11 Введение в С++11 For-цикл по коллекции. Введена новая форма цикла for, позволяющая автоматически осуществлять перебор элементов коллекции (массивы и любые другие коллекции, для которых определены функции begin () и end()). Пример: int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; for (int &x : arr) { x *= 2; }... При этом каждый элемент массива увеличится вдвое. for (int x : arr) { cout

12 12 Введение в С++11 Улучшение конструкторов объектов. В отличие от старого стандарта новый стандарт С++11 позволяет вызывать одни конструкторы класса (так называемые делегирующие конструкторы) из других, что в целом позволяет избежать дублирования кода. Пример: class A { int n; public: A (int x) : n (x) { } A ( ) : A (14) { } };

13 13 Введение в С++11 Улучшение конструкторов объектов. Стало возможно инициализировать члены-данные класса в области их объявления в классе. Пример: class A { int n = 14; public: explicit A (int x) : n (x) { } A ( ) { } }; Любой конструктор класса А будет инициализировать n значением 14, если сам не присвоит n другое значение. Замечание: Если до конца проработал хотя бы один делегирующий конструктор, его объект уже считается полностью созданным. Однако, объекты производного класса начнут конструироваться только после выполнения всех конструкторов (основного и его делегирующих) базовых классов.

14 14 Введение в С++11 Явное замещение виртуальных функций и финальность. В С++11 добавлена возможность (с помощью спецификатора override) отследить ситуации, когда виртуальная функция в базовом классе и в производных классах имеет разные прототипы, например, в результате случайной ошибки (что приводит к тому, что механизм виртуальности для такой функции работать не будет). Кроме того, введен спецификатор final, который обозначает следующее: - в описании классов - то, что они не могут быть базовыми для новых классов, - в описании виртуальных функций - то, что возможные производные классы от рассматриваемого не могут иметь виртуальные функции, которые бы замещали финальные функции. Замечание: спецификаторы override и final имеют специальные значения только в приведенных ниже ситуациях, в остальных случаях они могут использоваться как обычные идентификаторы.

15 15 Введение в С++11 Явное замещение виртуальных функций и финальность. Пример: struct B { virtual void some_func (); virtual void f (int); virtual void g () const; }; struct D1 : public B { virtual void sone_func () override; // Err: нет такой функции в В virtual void f (int) override; // OK! virtual void f (long) override; // Err: несоответствие типа параметра virtual void f (int) const override; // Err: несоответствие квалификации функции virtual int f (int) override; // Err: несоответствие типа результата virtual void g () const final; // OK! virtual void g (long); // OK: новая виртуальная функция };

16 16 Введение в С++11 Явное замещение виртуальных функций и финальность. Пример: struct D2 : D1 { // см. предыдущий слайд virtual void g () const; // Err: замещение финальной функции }; struct F final { int x,y; }; struct D : F { // Err: наследование от финального класса int z; };

17 17 Введение в С++11 Константа нулевого указателя. В С++ NULL – это константа 0, что может привести к нежелательному результату при перегрузке функций: void f (char *); void f (int); При обращении f (NULL) будет вызвана f (int);,что, вероятно, не совпадает с планами программиста. В С++11 введено новое ключевое слово nullptr для описания константы нулевого указателя: std::nullptr_t nullptr; где тип nullptr_t можно неявно конвертировать в тип любого указателя и сравнивать с любым указателем. Неявная конверсия в целочисленный тип недопустима, за исключением bool (в целях совместимости). Для обратной совместимости константа 0 также может использоваться в качестве нулевого указателя.

18 18 Введение в С++11 Константа нулевого указателя. Пример: char * pc = nullptr; // OK! int * pi = nullptr; // OK! bool b = nullptr; // OK: b = false; int i = nullptr; // Err! f (nullptr); // вызывается f(char*) а не f(int).

19 19 Введение в С++11 Перечисления со строгой типизацией. В С++ : перечислимый тип данных фактически совпадает с целым типом, если перечисления заданы в одной области видимости, то имена их констант не могут совпадать. В С++11 наряду с обычным перечислением предложен также способ задания перечислений, позволяющий избежать указанных недостатков. Для этого надо использовать объявление enum class (или, как синоним, enum struct). Например, enum class E { V1, V2, V3 = 100, V4 /*101*/}; Элементы такого перечисления нельзя неявно преобразовать в целые числа (выражение Е:: V4 == 101 приведет к ошибке компиляции).

20 20 Введение в С++11 Перечисления со строгой типизацией. В С++11 тип констант перечислимого типа не обязательно int (только по умолчанию), его можно задать явно следующим образом: enum class E2 : unsigned int { V1, V2 }; // значение Е2:: V1 определено, а V1 – не определено. Или: enum E3 : unsigned long { V1 = 1, V2 }; // в целях обеспечения обратной совместимости определены и значение Е3:: V1, и V1. В С++11 возможно предварительное объявление перечислений, но только если указан размер перечисления (явно или неявно): enum E1; // Err: низлежащий тип не определен enum E2 : unsigned int; // OK! enum class E3 ; // OK: низлежащий тип int enum class E4 : unsigned long; // ОК! enum E2 : unsigned short; // Err: Е2 ранее объявлен // с другим низлежащим типом.

21 21 Введение в С++11 sizeof для членов данных классов без создания объектов. В С++11 разрешено применять операцию sizeof к членам-данным классов независимо от объектов классов. Пример:struct A { some_type a; };... sizeof (A::a)... // OK! Кроме того, в С++11 узаконен тип long long int.