【转】C++11中值得关注的几大变化 奔向C++ C++博客

【转】C++11中值得关注的几大变化

赖勇浩（http://laiyonghao.com）
声明：本文源自 Danny Kalev 在 2011 年 6 月 21 日发表的《The Biggest Changes in C++11(and Why You Should Care)》一文，几乎所有内容都搬了过来，但不是全文照译，有困惑之处，请参详原文（http://www.softwarequalityconnection.com/2011/06/the-biggest-changes-in-c11-and-why-you-should-care/ ）。
注：作者 Danny Kalev 曾是 C++ 标准委员会成员。

Lambda 表达式

Lambda 表达式的形式是这样的：

view plain
  1. [capture](parameters)->return-type{body}

来看个计数某个字符序列中有几个大写字母的例子：

view plain
  1. intmain()
  2. {
  3. chars[]="HelloWorld!";
  4. intUppercase=0;//modifiedbythelambda
  5. for_each(s,s+sizeof(s),[&Uppercase](charc){
  6. if(isupper(c))
  7. Uppercase++;
  8. });
  9. cout<<Uppercase<<"uppercaselettersin:"<<s<<endl;
  10. }

其中 [&Uppercase] 中的 & 的意义是 lambda 函数体要获取一个 Uppercase 引用，以便能够改变它的值，如果没有 &，那就 Uppercase 将以传值的形式传递过去。

自动类型推导和 decltype

在 C++03 中，声明对象的同时必须指明其类型，其实大多数情况下，声明对象的同时也会包括一个初始值，C++11 在这种情况下就能够让你声明对象时不再指定类型了：

view plain
  1. autox=0;//0是int类型，所以x也是int类型
  2. autoc='a';//char
  3. autod=0.5;//double
  4. autonational_debt=14400000000000LL;//longlong

这个特性在对象的类型很大很长的时候很有用，如：

view plain
  1. voidfunc(constvector<int>&vi)
  2. {
  3. vector<int>::const_iteratorci=vi.begin();
  4. }

那个迭代器可以声明为：

view plain
  1. autoci=vi.begin();

C++11 也提供了从对象或表达式中“俘获”类型的机制，新的操作符 decltype 可以从一个表达式中“俘获”其结果的类型并“返回”：

view plain
  1. constvector<int>vi;
  2. typedefdecltype(vi.begin())CIT;
  3. CITanother_const_iterator;

统一的初始化语法

C++ 最少有 4 种不同的初始化形式，如括号内初始化，见：

view plain
  1. std::strings("hello");
  2. intm=int();//defaultinitialization

还有等号形式的：

view plain
  1. std::strings="hello";
  2. intx=5;

对于 POD 集合，又可以用大括号：

view plain
  1. intarr[4]={0,1,2,3};
  2. structtmtoday={0};

最后还有构造函数的成员初始化：

view plain
  1. structS{
  2. intx;
  3. S():x(0){}};

这么多初始化形式，不仅菜鸟会搞得很头大，高手也吃不消。更惨的是 C++03 中居然不能初始化 POD 数组的类成员，也不能在使用 new[] 的时候初始 POD 数组，操蛋啊！C++11 就用大括号一统天下了：

view plain
  1. classC
  2. {
  3. inta;
  4. intb;
  5. public:
  6. C(inti,intj);
  7. };
  8. Cc{0,0};//C++11only.相当于Cc(0,0);
  9. int*a=newint[3]{1,2,0};/C++11only
  10. classX{
  11. inta[4];
  12. public:
  13. X():a{1,2,3,4}{}//C++11,初始化数组成员
  14. };

还有一大好事就是对于容器来说，终于可以摆脱 push_back() 调用了，C++11中可以直观地初始化容器了：

view plain
  1. //C++11containerinitializer
  2. vectorvs<string>={"first","second","third"};
  3. mapsingers=
  4. {{"LadyGaga","+1(212)555-7890"},
  5. {"BeyonceKnowles","+1(212)555-0987"}};

而类中的数据成员初始化也得到了支持：

view plain
  1. classC
  2. {
  3. inta=7;//C++11only
  4. public:
  5. C();
  6. };

deleted 函数和 defaulted 函数

像以下形式的函数：

view plain
  1. structA
  2. {
  3. A()=default;//C++11
  4. virtual~A()=default;//C++11
  5. };

叫做 defaulted 函数，=default; 指示编译器生成该函数的默认实现。这有两个好处：一是让程序员轻松了，少敲键盘，二是有更好的性能。
与 defaulted 函数相对的就是 deleted 函数：

view plain
  1. intfunc()=delete;

这货有一大用途就是实现 noncopyabe 防止对象拷贝，要想禁止拷贝，用 =deleted 声明一下两个关键的成员函数就可以了：

view plain
  1. structNoCopy
  2. {
  3. NoCopy&operator=(constNoCopy&)=delete;
  4. NoCopy(constNoCopy&)=delete;
  5. };
  6. NoCopya;
  7. NoCopyb(a);//编译错误，拷贝构造函数是deleted函数

nullptr

nullptr 是一个新的 C++ 关键字，它是空指针常量，它是用来替代高风险的 NULL 宏和 0 字面量的。nullptr 是强类型的：

view plain
  1. voidf(int);//#1
  2. voidf(char*);//#2
  3. //C++03
  4. f(0);//调用的是哪个f?
  5. //C++11
  6. f(nullptr)//毫无疑问，调用的是#2

所有跟指针有关的地方都可以用 nullptr，包括函数指针和成员指针：

view plain
  1. constchar*pc=str.c_str();//datapointers
  2. if(pc!=nullptr)
  3. cout<<pc<<endl;
  4. int(A::*pmf)()=nullptr;//指向成员函数的指针
  5. void(*pmf)()=nullptr;//指向函数的指针

委托构造函数

C++11 中构造函数可以调用同一个类的另一个构造函数：

view plain
  1. classM//C++11delegatingconstructors
  2. {
  3. intx,y;
  4. char*p;
  5. public:
  6. M(intv):x(v),y(0),p(newchar[MAX]){}//#1target
  7. M():M(0){cout<<"delegatingctor"<<end;}//#2delegating

#2 就是所谓的委托构造函数，调用了真正的构造函数 #1。

右值引用

在 C++03 中的引用类型是只绑定左值的，C++11 引用一个新的引用类型叫右值引用类型，它是绑定到右值的，如临时对象或字面量。
增加右值引用的主要原因是为了实现 move 语义。与传统的拷贝不同，move 的意思是目标对象“窃取”原对象的资源，并将源置于“空”状态。当拷贝一个对象时，其实代价昂贵且无必要，move 操作就可以替代它。如在 string 交换的时候，使用 move 意义就有巨大的性能提升，如原方案是这样的：

view plain
  1. voidnaiveswap(string&a,string&b)
  2. {
  3. stringtemp=a;
  4. a=b;
  5. b=temp;
  6. }

这种方案很傻很天真，很慢，因为需要申请内存，然后拷贝字符，而 move 就只需要交换两个数据成员，无须申请、释放内存和拷贝字符数组：

view plain
  1. voidmoveswapstr(string&empty,string&filled)
  2. {
  3. //pseudocode,butyougettheidea
  4. size_tsz=empty.size();
  5. constchar*p=empty.data();
  6. //movefilled'sresourcestoempty
  7. empty.setsize(filled.size());
  8. empty.setdata(filled.data());
  9. //filledbecomesempty
  10. filled.setsize(sz);
  11. filled.setdata(p);
  12. }

要实现支持 move 的类，需要声明 move 构造函数和 move 赋值操作符，如下：

view plain
  1. classMovable
  2. {
  3. Movable(Movable&&);//moveconstructor
  4. Movable&&operator=(Movable&&);//moveassignmentoperator
  5. };

C++11 的标准库广泛使用 move 语义，很多算法和容器都已经使用 move 语义优化过了。

C++11 的标准库

除 TR1 包含的新容器（unordered_set, unordered_map, unordered_multiset, 和unordered_multimap），还有一些新的库，如正则表达式，tuple，函数对象封装器等。下面介绍一些 C++11 的标准库新特性：

线程库

从程序员的角度来看，C++11 最重要的特性就是并发了。C++11 提供了 thread 类，也提供了 promise 和 future 用以并发环境中的同步，用 async() 函数模板执行并发任务，和 thread_local 存储声明为特定线程独占的数据，这里（http://www.devx.com/SpecialReports/Article/38883）有一个简单 的 C++11 线程库教程（英文）。

新的智能指针类

C++98 定义的唯一的智能指针类 auto_ptr 已经被弃用，C++11 引入了新的智能针对类 shared_ptr 和 unique_ptr。它们都是标准库的其它组件兼容，可以安全地把智能指针存入标准容器，也可以安全地用标准算法“倒腾”它们。

新的算法

主要是 all_of()、any_of() 和 none_of()，下面是例子：

view plain
  1. #include<algorithm>
  2. //C++11code
  3. //arealloftheelementspositive?
  4. all_of(first,first+n,ispositive());//false
  5. //isthereatleastonepositiveelement?
  6. any_of(first,first+n,ispositive());//true
  7. //arenoneoftheelementspositive?
  8. none_of(first,first+n,ispositive());//false

还有一个新的 copy_n：

view plain
  1. #include<algorithm>
  2. intsource[5]={0,12,34,50,80};
  3. inttarget[5];
  4. //从source拷贝5个元素到target
  5. copy_n(source,5,target);

iota() 算法可以用来创建递增序列，它先把初值赋值给 *first，然后用前置 ++ 操作符增长初值并赋值到给下一个迭代器指向的元素，如下：

view plain
  1. #include<numeric>
  2. inta[5]={0};
  3. charc[3]={0};
  4. iota(a,a+5,10);//changesato{10,11,12,13,14}
  5. iota(c,c+3,'a');//{'a','b','c'}

是的，C++11 仍然缺少一些很有用的库如 XML API，socket，GUI、反射——以及自动垃圾收集。然而现有特性已经让 C++ 更安全、高效（是的，效率更高了，可以参见 Google 的 基准测试结果http://www.itproportal.com/2011/06/07/googles-rates-c-most- complex-highest-performing-language/）以及更加易于学习和使用。
如果觉得 C++ 变化太大了，不必惊恐，花点时间来学习就好了。可能在你融会贯通新特性以后，你会同意 Stroustrup 的观点：C++11 是一门新的语言——一个更好的 C++。

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