[C++]C++ 11/14 笔记(三)

本部分介绍了c++11的容器、智能指针和正则。

std::array

代替原来的c数组,提供了size(),empty(),大小比较以及迭代器。
注意:

  1. 声明的第二个模板参数必须是编译期常量
  2. 不能隐式转换为指针,调用data()返回c数组地址
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    std::array<int,4> arr = {1,2,3,4};
    // C 风格接口传参
    // foo(arr, arr.size()); // 非法, 无法隐式转换
    foo(&arr[0], arr.size());
    foo(arr.data(), arr.size());
    // 使用 `std::sort`
    std::sort(arr.begin(), arr.end());

std::forward_list

单向实现的列表,提供了O(1)的插入,并且比双向更省空间。

无序容器

传统 C++ 中的有序容器 std::map/std::set,这些元素内部通过红黑树进行实现,插入和搜索的平均复杂度均为 O(log(size))。在插入元素时候,会根据 < 操作符比较元素大小并判断元素是否相同,并选择合适的位置插入到容器中。当对这个容器中的元素进行遍历时,输出结果会按照 < 操作符的顺序来逐个遍历。

而无序容器中的元素是不进行排序的,内部通过 Hash 表实现,插入和搜索元素的平均复杂度为 O(constant),在不关心容器内部元素顺序时,能够获得显著的性能提升。

C++11 引入了两组无序容器:std::unordered_map, std::unordered_multimapstd::unordered_set, std::unordered_multiset

它们的用法和原有的std::map/std::multimap/std::set/set::multiset基本类似。

std::tuple

提供了N元组的数据结构。
该数据结构在cpp14中还不够完善。

智能指针

在传统 C++ 里我们使用 new 和 delete 去『记得』对资源进行释放。而 C++11引入了智能指针的概念,使用了引用计数的想法,让程序员不再需要关心手动释放内存。这些智能指针包括 std::shared_ptr/std::unique_ptr/std::weak_ptr,使用它们需要包含头文件 <memory>

std::shared_ptr

std::shared_ptr是一种智能指针,它能够记录多少个shared_ptr共同指向一个对象,从而消除显示的调用 delete,当引用计数变为零的时候就会将对象自动删除。
std::make_shared会分配创建传入参数中的对象,并返回这个对象类型的std::shared_ptr指针。

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std::shared_ptr<int> pointer = std::make_shared<int>(10);
(*pointer)++;
std::cout << *pointer << std::endl; // 11
// 离开作用域前,shared_ptr 会被析构,从而释放内存

std::shared_ptr可以通过get() 方法来获取原始指针,通过reset()来减少一个引用计数,并通过get_count()来查看一个对象的引用计数。

std::unique_ptr

std::unique_ptr是一种独占的智能指针,它禁止其他智能指针与其共享同一个对象,从而保证了代码的安全:

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std::unique_ptr<int> pointer = std::make_unique<int>(10); // make_unique 从 C++14 引入
std::unique_ptr<int> pointer2 = pointer; // 非法

在c++11中需要手动实现

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template<typename T, typename ...Args>
std::unique_ptr<T> make_unique( Args&& ...args ) {
return std::unique_ptr<T>( new T( std::forward<Args>(args)... ) );
}

既然是独占,换句话说就是不可复制。但是,我们可以利用std::move将其转移给其他的unique_ptr

std::weak_ptr

当对象相互引用导致内存泄露时,让其中一个使用std::weak_ptr就可以解决了。(弱引用)

正则

std::regex创建模式对象。(注意所有转义需要二次转义)
std::regex_match(字符串, 模式对象)会返回是否匹配(true & false)

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std::string fnames[] = {"foo.txt", "bar.txt", "test", "a0.txt", "AAA.txt"};
std::regex txt_regex("[a-z]+\\.txt");
for (const auto &fname: fnames)
std::cout << fname << ": " << std::regex_match(fname, txt_regex) << std::endl;

更复杂的用法:

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std::regex base_regex("([a-z]+)\\.txt");
std::smatch base_match;
for(const auto &fname: fnames) {
if (std::regex_match(fname, base_match, base_regex)) {
// sub_match 的第一个元素匹配整个字符串
// sub_match 的第二个元素匹配了第一个括号表达式
if (base_match.size() == 2) {
std::string base = base_match[1].str();
std::cout << "sub-match[0]: " << base_match[0].str() << std::endl;
std::cout << fname << " sub-match[1]: " << base << std::endl;
}
}
}