【C++11】{}/右值引用/移动语义/类型分类/引用折叠/完美转发--C++

struct Point
{
	int _x;
	int _y;
};
int main()
{
	int array1[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	int array2[5] = { 0 };
	Point p = { 1, 2 };
	return 0;
}

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
struct Point
{
	int _x;
	int _y;
};
class Date
{ 
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
		:_year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
	{
		cout << "Date(int year, int month, int day)" << endl;
	} 
	Date(const Date& d)
		:_year(d._year)
		, _month(d._month)
		, _day(d._day)
	{
		cout << "Date(const Date& d)" << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

// ⼀切皆可⽤列表初始化，且可以不加=
int main()
{
	// C++98⽀持的
	int a1[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	int a2[5] = { 0 };
	Point p = { 1, 2 };
	
	// C++11⽀持的
	// 内置类型⽀持
	int x1 = { 2 };
	// ⾃定义类型⽀持
	// 这⾥本质是⽤{ 2025, 1, 1}构造⼀个Date临时对象
	// 临时对象再去拷⻉构造d1，编译器优化后合⼆为⼀变成{ 2025, 1, 1}直接构造初始化d1
	
	// 运⾏⼀下，我们可以验证上⾯的理论，发现是没调⽤拷⻉构造的
	Date d1 = { 2025, 1, 1};
	// 这⾥d2引⽤的是{ 2024, 7, 25 }构造的临时对象
	const Date& d2 = { 2024, 7, 25 };
	
	// 需要注意的是C++98⽀持单参数时类型转换，也可以不⽤{}
	Date d3 = { 2025};
	Date d4 = 2025;
	
	// 可以省略掉=
	Point p1 { 1, 2 };
	int x2 { 2 };
	Date d6 { 2024, 7, 25 };
	const Date& d7 { 2024, 7, 25 };
	
	// 不⽀持，只有{}初始化，才能省略=
	// Date d8 2025;
	
	vector<Date> v;
	v.push_back(d1);
	v.push_back(Date(2025, 1, 1));
	
	// ⽐起有名对象和匿名对象传参，这⾥{}更有性价⽐
	v.push_back({ 2025, 1, 1 });
	
	return 0;
}

// STL中的容器都增加了⼀个initializer_list的构造
vector (initializer_list<value_type> il, const allocator_type& alloc =
allocator_type());
list (initializer_list<value_type> il, const allocator_type& alloc =
allocator_type());
map (initializer_list<value_type> il,const key_compare& comp =
key_compare(),const allocator_type& alloc = allocator_type());
// ...

template<class T>
class vector {
public:
	typedef T* iterator;
	
	vector(initializer_list<T> l)
	{
		for (auto e : l)
			push_back(e)
	}
private:
	iterator _start = nullptr;
	iterator _finish = nullptr;
	iterator _endofstorage = nullptr;
};
// 另外，容器的赋值也⽀持initializer_list的版本
vector& operator= (initializer_list<value_type> il);
map& operator= (initializer_list<value_type> il);

#include<iostream>
#include<vector>
#include<string>
#include<map>
using namespace std;

int main()
{
	std::initializer_list<int> mylist;
	mylist = { 10, 20, 30 };
	cout << sizeof(mylist) << endl;
	
	// 这⾥begin和end返回的值initializer_list对象中存的两个指针
	// 这两个指针的值跟i的地址跟接近，说明数组存在栈上
	int i = 0;
	cout << mylist.begin() << endl;
	cout << mylist.end() << endl;
	cout << &i << endl;
	
	// {}列表中可以有任意多个值
	// 这两个写法语义上还是有差别的，第⼀个v1是直接构造，
	// 第⼆个v2是构造临时对象+临时对象拷⻉v2+优化为直接构造
	vector<int> v1({ 1,2,3,4,5 });
	vector<int> v2 = { 1,2,3,4,5 };
	const vector<int>& v3 = { 1,2,3,4,5 };
	
	// 这⾥是pair对象的{}初始化和map的initializer_list构造结合到⼀起⽤了
	map<string, string> dict = { {"sort", "排序"}, {"string", "字符串"}};
	
	// initializer_list版本的赋值⽀持
	v1 = { 10,20,30,40,50 };
	
	return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	// 左值：可以取地址
	// 以下的p、b、c、*p、s、s[0]就是常⻅的左值
	int* p = new int(0);
	int b = 1;
	const int c = b;
	*p = 10;
	string s("111111");
	s[0] = 'x';
	
	cout << &c << endl;
	cout << (void*)&s[0] << endl;
	
	// 右值：不能取地址
	double x = 1.1, y = 2.2;
	// 以下⼏个10、x + y、fmin(x, y)、string("11111")都是常⻅的右值
	10;
	x + y;
	fmin(x, y);
	string("11111");
	
	//cout << &10 << endl;
	//cout << &(x+y) << endl;
	//cout << &(fmin(x, y)) << endl;
	//cout << &string("11111") << endl;
	
	return 0;
}

template <class _Ty>
remove_reference_t<_Ty>&& move(_Ty&& _Arg)
{ 	// forward _Arg as movable
	return static_cast<remove_reference_t<_Ty>&&>(_Arg);
} 
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	// 左值：可以取地址
	// 以下的p、b、c、*p、s、s[0]就是常⻅的左值
	int* p = new int(0);
	int b = 1;
	const int c = b;
	*p = 10;
	string s("111111");
	s[0] = 'x';
	double x = 1.1, y = 2.2;
	
	// 左值引⽤给左值取别名
	int& r1 = b;
	int*& r2 = p;
	int& r3 = *p;
	string& r4 = s;
	char& r5 = s[0];
	
	// 右值引⽤给右值取别名
	int&& rr1 = 10;
	double&& rr2 = x + y;
	double&& rr3 = fmin(x, y);
	string&& rr4 = string("11111");
	
	// 左值引⽤不能直接引⽤右值，但是const左值引⽤可以引⽤右值
	const int& rx1 = 10;
	const double& rx2 = x + y;
	const double& rx3 = fmin(x, y);
	const string& rx4 = string("11111");
	
	// 右值引⽤不能直接引⽤左值，但是右值引⽤可以引⽤move(左值)
	int&& rrx1 = move(b);
	int*&& rrx2 = move(p);
	int&& rrx3 = move(*p);
	string&& rrx4 = move(s);
	string&& rrx5 = (string&&)s;
	
	// b、r1、rr1都是变量表达式，都是左值
	cout << &b << endl;
	cout << &r1 << endl;
	cout << &rr1 << endl;
	// 这⾥要注意的是，rr1的属性是左值，所以不能再被右值引⽤绑定，除⾮move⼀下
	int& r6 = r1;
	// int&& rrx6 = rr1;
	int&& rrx6 = move(rr1);
	
	return 0;
}

int main()
{
	std::string s1 = "Test";
	// std::string&& r1 = s1; // 错误：不能绑定到左值
	
	const std::string& r2 = s1 + s1; // OK：到 const 的左值引⽤延⻓⽣存期
	// r2 += "Test"; // 错误：不能通过到 const 的引⽤修改
	
	std::string&& r3 = s1 + s1; // OK：右值引⽤延⻓⽣存期
	r3 += "Test"; // OK：能通过到⾮ const 的引⽤修改
	
	std::cout << r3 << '\n';
	
	return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;
void f(int& x)
{
	std::cout << "左值引⽤重载 f(" << x << ")\n";
} 

void f(const int& x)
{
	std::cout << "到 const 的左值引⽤重载 f(" << x << ")\n";
} 

void f(int&& x)
{
	std::cout << "右值引⽤重载 f(" << x << ")\n";
} 

int main()
{
	int i = 1;
	const int ci = 2;
	
	f(i); // 调⽤ f(int&)
	f(ci); // 调⽤ f(const int&)
	f(3); // 调⽤ f(int&&)，如果没有 f(int&&) 重载则会调⽤ f(const int&)
	f(std::move(i)); // 调⽤ f(int&&)
	
	// 右值引⽤变量在⽤于表达式时是左值
	int&& x = 1;
	f(x); // 调⽤ f(int& x)
	f(std::move(x)); // 调⽤ f(int&& x)
	
	return 0;
}

class Solution 
{
public:
	// 传值返回需要拷⻉
	string addStrings(string num1, string num2) 
	{
		string str;
		int end1 = num1.size()-1, end2 = num2.size()-1;
		// 进位
		int next = 0;
		while(end1 >= 0 || end2 >= 0)
		{
			int val1 = end1 >= 0 ? num1[end1--]-'0' : 0;
			int val2 = end2 >= 0 ? num2[end2--]-'0' : 0;
			int ret = val1 + val2+next;
			next = ret / 10;
			ret = ret % 10;
			str += ('0'+ret);
		} 
		if(next == 1)
			str += '1';
		
		reverse(str.begin(), str.end());
		
		return str;
	}
};
class Solution 
{
public:
	// 这⾥的传值返回拷⻉代价就太⼤了
	vector<vector<int>> generate(int numRows) 
	{
		vector<vector<int>> vv(numRows);
		for(int i = 0; i < numRows; ++i)
		{
			vv[i].resize(i+1, 1);
		} 
		for(int i = 2; i < numRows; ++i)
		{
			for(int j = 1; j < i; ++j)
			{
				vv[i][j] = vv[i-1][j] + vv[i-1][j-1];
			}
		} 
		return vv;
	}
};

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<assert.h>
#include<string.h>
#include<algorithm>
using namespace std;
namespace xz
{
	class string
	{ 
	public:
		typedef char* iterator;
		typedef const char* const_iterator;
		iterator begin()
		{
			return _str;
		} 
		iterator end()
		{
			return _str + _size;
		} 
		const_iterator begin() const
		{
			return _str;
		} 
		const_iterator end() const
		{
			return _str + _size;
		} 
		
		string(const char* str = "")
			:_size(strlen(str))
			, _capacity(_size)
		{
			cout << "string(char* str)-构造" << endl;
			_str = new char[_capacity + 1];
			strcpy(_str, str);
		} 
		
		void swap(string& s)
		{
			::swap(_str, s._str);
			::swap(_size, s._size);
			::swap(_capacity, s._capacity);
		}
		
		string(const string& s)
			:_str(nullptr)
		{
			cout << "string(const string& s) -- 拷⻉构造" << endl;
			reserve(s._capacity);
			for (auto ch : s)
			{
				push_back(ch);
			}
		} 
		
		// 移动构造
		string(string&& s)
		{
			cout << "string(string&& s) -- 移动构造" << endl;
			swap(s);
		} 
		
		string& operator=(const string& s)
		{
			cout << "string& operator=(const string& s) -- 拷⻉赋值" <<endl;
			if (this != &s)
			{
				_str[0] = '\0';
				_size = 0;
				
				reserve(s._capacity);
				for (auto ch : s)
				{
					push_back(ch);
				}
			} 
			return *this;
		} 
		
		// 移动赋值
		string& operator=(string&& s)
		{
			cout << "string& operator=(string&& s) -- 移动赋值" << endl;
			swap(s);
			return *this;
		} 
		
		~string()
		{
			cout << "~string() -- 析构" << endl;
			delete[] _str;
			_str = nullptr;
		}
		char& operator[](size_t pos)
		{
			assert(pos < _size);
			return _str[pos];
		} 
		
		void reserve(size_t n)
		{
			if (n > _capacity)
			{
				char* tmp = new char[n + 1];
				if (_str)
				{
					strcpy(tmp, _str);
					delete[] _str;
				} 
				_str = tmp;
				_capacity = n;
			}
		} 
		
		void push_back(char ch)
		{
			if (_size >= _capacity)
			{
				size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
				reserve(newcapacity);
			} 
			_str[_size] = ch;
			++_size;
			_str[_size] = '\0';
		} 
		
		string& operator+=(char ch)
		{
			push_back(ch);
			return *this;
		} 
		
		const char* c_str() const
		{
			return _str;
		}
		
		size_t size() const
		{
			return _size;
		}
	private:
		char* _str = nullptr;
		size_t _size = 0;
		size_t _capacity = 0;
	};
} 
int main()
{
	bit::string s1("xxxxx");
	// 拷⻉构造
	bit::string s2 = s1;
	// 构造+移动构造，优化后直接构造
	bit::string s3 = bit::string("yyyyy");
	// 移动构造
	bit::string s4 = move(s1);
	cout << "******************************" << endl;
	
	return 0;
}

namespace bit
{
	string addStrings(string num1, string num2)
	{
		string str;
		int end1 = num1.size() - 1, end2 = num2.size() - 1;
		int next = 0;
		while (end1 >= 0 || end2 >= 0)
		{
			int val1 = end1 >= 0 ? num1[end1--] - '0' : 0;
			int val2 = end2 >= 0 ? num2[end2--] - '0' : 0;
			int ret = val1 + val2 + next;
			next = ret / 10;
			ret = ret % 10;
			
			str += ('0' + ret);
		}
		if (next == 1)
			str += '1';
			
		reverse(str.begin(), str.end());
		
		cout << "******************************" << endl;
		
		return str;
	}
} 

// 场景1
int main()
{
	bit::string ret = bit::addStrings("11111", "2222");
	cout << ret.c_str() << endl;
	return 0;
} 

// 场景2
int main()
{
	bit::string ret;
	ret = bit::addStrings("11111", "2222");
	cout << ret.c_str() << endl;
	return 0;
}

// void push_back (const value_type& val);
// void push_back (value_type&& val);
// iterator insert (const_iterator position, value_type&& val);
// iterator insert (const_iterator position, const value_type& val);
int main()
{
	std::list<bit::string> lt;
	
	bit::string s1("111111111111111111111");
	lt.push_back(s1);
	cout << "*************************" << endl;
	
	lt.push_back(bit::string("22222222222222222222222222222"));
	cout << "*************************" << endl;
	
	lt.push_back("3333333333333333333333333333");
	cout << "*************************" << endl;
	
	lt.push_back(move(s1));
	cout << "*************************" << endl;
	return 0;
} 

运⾏结果：
string(char* str)
string(const string& s) -- 拷⻉构造
*************************
string(char* str)
string(string&& s) -- 移动构造
~string() -- 析构
*************************
string(char* str)
string(string&& s) -- 移动构造
~string() -- 析构
*************************
string(string&& s) -- 移动构造
*************************
~string() -- 析构
~string() -- 析构
~string() -- 析构
~string() -- 析构
~string() -- 析构

// List.h
// 以下代码为了控制课件篇幅，把跟这⾥⽆关的接⼝都删除了
namespace bit
{
	template<class T>
	struct ListNode
	{
		ListNode<T>* _next;
		ListNode<T>* _prev;
		
		T _data;
		
		ListNode(const T& data = T())
			:_next(nullptr)
			,_prev(nullptr)
			,_data(data)
		{}
		
		ListNode(T&& data)
			:_next(nullptr)
			, _prev(nullptr)
			, _data(move(data))
		{}
	};
	
	template<class T, class Ref, class Ptr>
	struct ListIterator
	{
		typedef ListNode<T> Node;
		typedef ListIterator<T, Ref, Ptr> Self;
		Node* _node;
		
		ListIterator(Node* node)
			:_node(node)
		{}
		
		Self& operator++()
		{
			_node = _node->_next;
			return *this;
		} 
		
		Ref operator*()
		{
			return _node->_data;
		}
		
		bool operator!=(const Self& it)
		{
			return _node != it._node;
		}
	};
	template<class T>
	class list
	{
		typedef ListNode<T> Node;
	public:
		typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;
		typedef ListIterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
		
		iterator begin()
		{
			return iterator(_head->_next);
		} 
		
		iterator end()
		{
			return iterator(_head);
		} 
		
		void empty_init()
		{
			_head = new Node();
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
		} 
		
		list()
		{
			empty_init();
		} 
		void push_back(const T& x)
		{
			insert(end(), x);
		} 
		void push_back(T&& x)
		{
			insert(end(), move(x));
		} 
		iterator insert(iterator pos, const T& x)
		{
			Node* cur = pos._node;
			Node* newnode = new Node(x);
			Node* prev = cur->_prev;
			
			// prev newnode cur
			prev->_next = newnode;
			newnode->_prev = prev;
			newnode->_next = cur;
			cur->_prev = newnode;
			
			return iterator(newnode);
		} 
		
		iterator insert(iterator pos, T&& x)
		{
			Node* cur = pos._node;
			Node* newnode = new Node(move(x));
			Node* prev = cur->_prev;
			
			// prev newnode cur
			prev->_next = newnode;
			newnode->_prev = prev;
			newnode->_next = cur;
			cur->_prev = newnode;
			
			return iterator(newnode);
		}
	private:
		Node* _head;
	};
}
 
// Test.cpp
#include"List.h"
int main()
{
	bit::list<bit::string> lt;
	cout << "*************************" << endl;
	
	bit::string s1("111111111111111111111");
	lt.push_back(s1);
	cout << "*************************" << endl;
	lt.push_back(bit::string("22222222222222222222222222222"));
	cout << "*************************" << endl;
	
	lt.push_back("3333333333333333333333333333");
	cout << "*************************" << endl;
	
	lt.push_back(move(s1));
	cout << "*************************" << endl;
	
	return 0;
}

// 由于引⽤折叠限定，f1实例化以后总是⼀个左值引⽤
template<class T>
void f1(T& x)
{}

// 由于引⽤折叠限定，f2实例化后可以是左值引⽤，也可以是右值引⽤
template<class T>
void f2(T&& x)
{}

int main()
{
	typedef int& lref;
	typedef int&& rref;
	int n = 0;
	lref& r1 = n;  // r1 的类型是 int&
	lref&& r2 = n; // r2 的类型是 int&
	rref& r3 = n;  // r3 的类型是 int&
	rref&& r4 = 1; // r4 的类型是 int&&
	
	// 没有折叠->实例化为void f1(int& x)
	f1<int>(n);
	f1<int>(0); // 报错
	
	// 折叠->实例化为void f1(int& x)
	f1<int&>(n);
	f1<int&>(0); // 报错
	
	// 折叠->实例化为void f1(int& x)
	f1<int&&>(n);
	f1<int&&>(0); // 报错
	
	// 折叠->实例化为void f1(const int& x)
	f1<const int&>(n);
	f1<const int&>(0);
	
	// 折叠->实例化为void f1(const int& x)
	f1<const int&&>(n);
	f1<const int&&>(0);
	
	// 没有折叠->实例化为void f2(int&& x)
	f2<int>(n); // 报错
	f2<int>(0);
	
	// 折叠->实例化为void f2(int& x)
	f2<int&>(n);
	f2<int&>(0); // 报错
	
	// 折叠->实例化为void f2(int&& x)
	f2<int&&>(n); // 报错
	f2<int&&>(0);
	
	return 0;
}

template<class T>
void Function(T&& t)
{
	int a = 0;
	T x = a;
	//x++;
	cout << &a << endl;
	cout << &x << endl << endl;
} 

int main()
{
	// 10是右值，推导出T为int，模板实例化为void Function(int&& t)
	Function(10); 				// 右值
	
	int a;
	// a是左值，推导出T为int&，引⽤折叠，模板实例化为void Function(int& t)
	Function(a); 				// 左值
	
	// std::move(a)是右值，推导出T为int，模板实例化为void Function(int&& t)
	Function(std::move(a)); 	// 右值
	
	const int b = 8;
	// b是左值，推导出T为const int&，引⽤折叠，模板实例化为void Function(const int& t)
	// 所以Function内部会编译报错，x不能++
	Function(b); 				// const 左值
	
	// std::move(b)右值，推导出T为const int，模板实例化为void Function(const int&& t)
	
	// 所以Function内部会编译报错，x不能++
	Function(std::move(b)); 	// const 右值
	return 0;
}

template <class _Ty>
_Ty&& forward(remove_reference_t<_Ty>& _Arg) noexcept
{ 	// forward an lvalue as either an lvalue or an rvalue
	return static_cast<_Ty&&>(_Arg);
} 
void Fun(int& x) { cout << "左值引⽤" << endl; }
void Fun(const int& x) { cout << "const 左值引⽤" << endl; }

void Fun(int&& x) { cout << "右值引⽤" << endl; }
void Fun(const int&& x) { cout << "const 右值引⽤" << endl; }

template<class T>
void Function(T&& t)
{
	Fun(t);
	//Fun(forward<T>(t));
} 
int main()
{
	// 10是右值，推导出T为int，模板实例化为void Function(int&& t)
	Function(10);			 // 右值
	
	int a;
	// a是左值，推导出T为int&，引⽤折叠，模板实例化为void Function(int& t)
	Function(a);			 // 左值
	
	// std::move(a)是右值，推导出T为int，模板实例化为void Function(int&& t)
	Function(std::move(a)); // 右值
	
	const int b = 8;
	// a是左值，推导出T为const int&，引⽤折叠，模板实例化为void Function(const int& t)
	Function(b); 			// const 左值
	
	// std::move(b)右值，推导出T为const int，模板实例化为void Function(const int&& t)
	Function(std::move(b)); // const 右值
	
	return 0;
}