（嵌入式八股）第3章 C++11(一)

3.1 NULL 和 nullptr 的区别

NULL 和 nullptr 都用于表示空指针，但它们在类型、使用场景和安全性上存在一些区别。

类型区别：

• NULL 是宏定义，通常定义为 0，它是一个整数类型，表示空指针。
• nullptr 是 C++11 引入的关键字，表示一个专门用于指针类型的空值。

安全性区别：

• NULL 作为宏定义，它可能被错误地解释为整型 0，因此在某些情况下可能会导致二义性问题。
• nullptr 是一个专门的空指针类型，类型为 std::nullptr_t，因此避免了 NULL 所引起的二义性。

上下文匹配：

• NULL 可以在整型上下文中使用（例如传递给整型函数），但 nullptr 只能用于指针上下文。

例子（NULL二义性报错）：

例子（nullptr消除二义性）：

总结

• NULL 是一个整数值（通常为 0），在 C++ 中可能会导致一些二义性问题，特别是在函数重载和模板编程中。
• nullptr 是 C++11 引入的一个专门用于表示空指针的关键字，它的类型是 std::nullptr_t，避免了 NULL 所引起的类型问题。
• nullptr 在函数重载等场景中更安全、更清晰，因为它不容易被误解释为整数类型。

3.2 auto 类型推导

auto 是一个非常有用的关键字，用于自动推导变量的类型。通过 auto，编译器会根据变量初始化时的表达式类型来推导变量的类型。这使得编程更加简洁，尤其是当类型非常复杂或冗长时。

基本语法

auto 的优点

• 简化代码：对于复杂的类型声明，auto 可以避免重复写出复杂的类型，增强代码可读性。
• 避免类型错误：通过 auto，可以减少手动写出类型时发生类型错误的风险，尤其在使用模板和 STL 容器时。
• 适用于所有类型：可以用于推导基本数据类型、指针类型、引用类型，甚至是模板类型。

使用 auto 的示例

示例 1：基本数据类型

变量 a 被自动推导为 int 类型，b 被推导为 double 类型。

示例 2：使用 auto 与指针

变量 ptr 被自动推导为 int* 类型，并指向变量 x。

示例 3：使用 auto 与引用

变量 ref 被自动推导为 int& 类型，表示 x 的引用。修改 ref 也修改了 x 的值。

示例 4：auto 与容器迭代器

在使用 STL 容器时，auto 是非常有用的，尤其是容器的迭代器类型较为复杂。

使用 auto 让编译器推导出 it 的类型为 vector<int>::iterator，避免手动写出复杂的类型。

限制与注意事项

• auto 必须初始化：编译器根据初始化表达式推导类型，因此必须在声明时进行初始化。
• 不能与 const、volatile 等修饰符混用：如果需要修饰变量为常量引用，应该显式地使用 const。

auto 与 decltype 区别：

3.3 decltype 类型推导

decltype 是 一个关键字，用于推导表达式的类型。与 auto 不同，decltype 关注的是 表达式的类型，而 auto 根据 初始化值 来推导类型。decltype 可以非常精确地得到一个表达式的类型，并且它不会计算表达式的值。

decltype 简介

decltype 用于根据表达式的类型推导变量类型，且不会实际计算表达式的值。其语法如下：

说明：

• expression 是一个表达式，编译器会根据这个表达式来推导出它的类型。
• variable_name 是变量名，decltype 会推导出该变量的类型。

decltype 与 auto 的区别

decltype 推导规则

普通表达式或变量

• 如果表达式不是左值，decltype 返回表达式的类型。

函数调用

• 如果表达式是一个函数调用，decltype 返回该函数的返回值类型。

左值

• 如果表达式是左值（例如变量或数组元素），decltype 返回表达式的引用类型。

在上述示例中，decltype((x)) 会推导出 x 的引用类型（int&），因为 (x) 是一个左值表达式。

decltype 示例代码

示例 1：基础类型推导

• decltype(x) 将推导出 x 的类型（int），因此 y 被声明为 int 类型。

示例 2：函数返回类型推导

• decltype(add(1, 2)) 将推导出 add 函数的返回值类型（int），因此 result 的类型是 int。

示例 3：左值推导

总结

• decltype 用于推导表达式的类型，而 auto 根据初始化值推导变量的类型。
• decltype 不会计算表达式的值，仅通过类型推导来获取变量的类型。
• decltype 可以处理各种复杂的表达式，特别是在模板编程中非常有用。

3.4 override 和 final 关键字

在 C++11 中，override 和 final 是两个非常有用的关键字，它们用于增强代码的可读性和安全性，特别是在处理继承和虚函数时。

override 关键字

override 关键字用于显式地指示派生类中的成员函数是对基类中的虚函数的重写。使用 override 可以提高代码的可读性，并确保派生类的函数正确地覆盖了基类中的虚函数。

作用：

1. 明确重写：override 使得代码更清晰，表明该函数确实是重写了基类的虚函数。
2. 编译时检查：使用 override 时，编译器会确保派生类的函数签名（包括返回类型、参数类型等）与基类的虚函数完全匹配。如果签名不匹配，编译器会报错，从而避免因函数签名错误而导致的错误。

• Derived 类中的 show() 函数使用 override 显式标明是重写了基类的 show() 函数。
• 如果 Derived 类中的 show() 函数的签名不匹配基类中的 show()，编译器将报告错误。

错误示例：

final 关键字

final 关键字用于指示一个类或虚函数不能被继承或重写。它有两个主要用途：

1. 标记类不能被继承：如果一个类被声明为 final，则无法在该类的基础上创建派生类。
2. 标记虚函数不能被重写：如果一个虚函数被声明为 final，则派生类不能重写该函数。

final 用于类：

• FinalClass 被声明为 final，意味着它不能被任何类继承。
• 如果你尝试从 FinalClass 继承（如 Derived 类所示），编译器会报错，因为 FinalClass 已经被标记为最终类，不能被继承。

final 用于虚函数：

override 与 final 的组合使用

override 和 final 可以一起使用，用于标记一个函数既是重写基类函数，又是最终版本，不能被进一步重写。通常，final 用于防止继承和重写，override 用于清晰地表示函数的重写。

总结

• override 用于显式标明派生类中的成员函数是基类虚函数的重写，增强代码的可读性，并让编译器帮助检查函数签名是否匹配。
• final 用于标记类或虚函数不能被继承或重写，增加代码的安全性，防止不小心的继承或重写。
• 两者可以组合使用，确保函数既是重写的又是最终版本，不能被进一步修改。

3.5 Lambda 表达式

Lambda 表达式 是 C++11 引入的一种新特性，允许创建 匿名函数，通常用于 简化代码、提高可读性，并可在 函数内部 定义内联函数，而不需要单独定义函数。

Lambda 表达式的基本语法

Lambda 表达式的基本语法如下：