C++高级特性与智能指针应用

### C++高级特性与智能指针应用 #### 1. Lambda函数的使用 Lambda函数在C++中是一种匿名函数，它可以捕获外部变量，为代码编写提供了很大的灵活性。下面是一个使用值捕获的Lambda函数示例，用于检查“Los Angeles”中是否包含字母 'x'： ```cpp char badLetter = 'x'; assert(find_if(LA.name().begin(), LA.name().end(), [badLetter](char ch) { return ch == badLetter; }) == LA.name().end()); ``` 此外，还给出了一些使用Lambda函数的练习： 1. 使用`for_each`函数将字符串容器中的每个元素大写。 2. 使用`count_if`函数统计容器中整数是整数平方的个数。 3. 使用`all_of`函数验证容器中的每个字符串是否包含用户给定的子字符串。 4. 按纬度对`City`对象进行排序。 #### 2. 结构化绑定和元组：一次性返回多个值 在C++中，函数通常只能返回一个值，但通过使用元组（tuple）和结构化绑定，我们可以轻松地一次性返回多个值。具体步骤如下： 1. **包含头文件**：`#include <tuple>`，元组是一个值序列，可能包含不同类型的值。 2. **函数返回类型**：让函数返回`auto`，编译器会自动推断返回的是`std::tuple<firstType,secondType,...>`类型。 3. **返回值**：使用`return std::make_tuple (value1, value2, ...);`返回多个值。 4. **存储返回值**：使用结构化绑定`auto [variable1, variable2, ...] = functionCall (...);`来存储返回的值。 5. **指定C++标准**：在编写代码时，需要告诉编译器使用C++17标准。 以下是一个计算二次方程根的示例： ```cpp #include <iostream> #include <cmath> //for sqrt #include <tuple> //for tuple stuff #include <cassert> using namespace std; auto quadraticFormula(double a, double b, double c) { int numroots = 0; double root1 = 0.0; double root2 = 0.0; double underTheRadical = b * b - 4 * a*c; if (underTheRadical >= 0) { root1 = (-b + sqrt(underTheRadical)) / (2 * a); root2 = (-b - sqrt(underTheRadical)) / (2 * a); if (root1 == root2) numroots = 1; else numroots = 2; } return std::make_tuple(numroots, root1, root2); } int main () { cout << "Enter the a, b, c from ax^2+bx+c = 0: "; double a, b, c; cin >> a >> b >> c; auto[howMany, r1, r2] = quadraticFormula(a, b, c); switch (howMany) { case 0: cout << "No solution.\n"; break; case 1: cout << "Solution is " <<r1<<endl; break; case 2: cout << "Solutions are " <<r1<<' '<<r2<<endl; break; default:cout << "Can't have " <<howMany<<" solutions!\n"; } return 0; } ``` 基于此，更新了函数参数和返回值的黄金规则： | 情况 | 处理方式 | | ---- | ---- | | 函数提供小值 | 直接返回；若为多个值，返回元组 | | 函数提供大值 | 通过引用传递 | | 函数修改传入变量 | 通过引用传递 | | 函数不修改传入变量 | 若为对象，以`const TheClass& object`传递；否则按值传递 | | 移动构造或移动赋值 | 通过右值引用传递 | 元组还可以在其他地方使用，通过`std::get<>()`来访问元组的元素，例如： ```cpp std::tuple<int, double, double> myTuple = std::make_tuple(0, 2.0, 3.0); assert(std::get<0>(myTuple) == 0); std::get<0>(myTuple) = 1; ``` 同时，也给出了一些关于元组的练习： 1. 编写一个`sortedTriple`函数，对包含三个元素的元组进行排序并返回新的元组。 2. 编写一个函数，对于给定的向量，返回其最大值、最小值、平均值和标准差，结果存储在元组中；再编写一个对列表做相同操作的函数。 #### 3. 智能指针 C++的更新旨在减少指针错误对代码的影响，智能指针是其中的重要改进。 ##### 3.1 unique_ptr `std::unique_ptr`是一个主要的智能指针，它管理一个指针，允许使用该指针，并在其超出作用域时自动删除它。通常使用`make_unique`进行初始化，示例如下： ```cpp #include <memory> std::unique_ptr<int> p1 = std::make_unique<int>(27); std::unique_ptr<Date> pDate = std::make_unique<Date>(1, 1, 2000); std::unique_ptr<char[]> myChars = std::make_unique<char[]>(100); ``` 使用`unique_ptr`的好处包括： - **错误预防**：避免忘记初始化或删除指针，并且当指针被删除后，它会自动设置为`nullptr`，防止误使用。 - **异常安全**：当函数退出时，`unique_ptr`会自动调用析构函数，释放内存，避免内存泄漏。 以下是一个使用`unique_ptr`的奥林匹克符号程序示例： ```cpp #include <vector> #include <memory> #include "circle.h" #include "text.h" int main (int argc, char** argv) { SSDL_SetWindowSize (500, 300); std::vector<std::unique_ptr<Shape>> olympicSymbol; enum {RADIUS = 50}; olympicSymbol.push_back(std::make_unique<Circle>( 50, 50, RADIUS)); olympicSymbol.push_back(std::make_unique<Circle>(150, 50, RADIUS)); olympicSymbol.push_back(std::make_unique<Circle>(250, 50, RADIUS)); olympicSymbol.push_back(std::make_unique<Circle>(100, 100, RADIUS)); olympicSymbol.push_back(std::make_unique<Circle>(200, 100, RADIUS)); olympicSymbol.push_back(std::make_unique<Text>(150,150,"Games of the Olympiad")); SSDL_Color olympicColors = { BLUE, SSDL_CreateColor (0, 255, 255) /*yellow*/, ```