C++ 新版本特性 - C++11

参考资料

特性概览

c++11_1

c++11_2

c++11_3

c++11_4

基本概念

POD(Plain Old Data) 指的是这样一些数据类型：基本数据类型、指针、 union 、数组、构造函数是 trivial 的 struct 或者 class。 POD 用来表明 C++ 中与 C 相兼容的数据类型，可以按照 C 的方式来处理（运算、拷贝等）。非 POD 数据类型与 C 不兼容，只能按照 C++特有的方式进行使用。

auto类型推导

C++11 赋予 auto 关键字新的含义，使用它来做自动类型推导。也就是说，使用了 auto 关键字以后，，这样我们就不用手动指明变量的数据类型了。

auto 关键字基本的使用语法如下：

auto name = value;

name 是变量的名字，value 是变量的初始值。

注意：。或者说，C++ 中的变量必须是有明确类型的，只是这个类型是由编译器自己推导出来的。

auto 的限制

  1. auto 不能在函数的参数中使用(auto 要求必须对变量进行初始化)。
  2. auto 不能作用于类的非静态成员变量（也就是没有 static 关键字修饰的成员变量）中。
  3. auto 关键字不能定义数组。
  4. auto 不能作用于模板参数。

auto 的应用

  • 使用 auto 定义迭代器
    vector< vector<int> >::iterator i = v.begin();  ——> **auto** i = v.begin();
  • auto用于泛型编程

decltype类型推导

auto 和 decltype 关键字都可以自动推导出变量的类型，但它们的用法是有区别的：

auto varname = value;
decltype(exp) varname = value;

其中，varname 表示变量名，value 表示赋给变量的值，exp 表示一个表达式。

另外，auto 要求变量必须初始化，而 decltype 不要求。这很容易理解，auto 是根据变量的初始值来推导出变量类型的，如果不初始化，变量的类型也就无法推导了。decltype 可以写成下面的形式：

decltype(exp) varname;

decltype 的实际应用

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<!-- @include: ./src/decltypecpp -->

使用using 定义别名

C++11 的 using 写法只是 typedef 的等价物。

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<!-- @include: ./src/usingcpp -->

支持函数模板的默认模板参数

C++11 支持为函数模板中的参数设置默认值，在实际使用过程中，我们可以选择使用默认值，也可以尝试由编译器自行推导得到，还可以亲自指定各个模板参数的类型。

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<!-- @include: ./src/default_fun_tempcpp -->

tuple元组

tuple 最大的特点是：

tuple 的应用场景很广泛，例如当需要存储多个不同类型的元素时，可以使用 tuple；当函数需要返回多个数据时，可以将这些数据存储在 tuple 中，函数只需返回一个 tuple 对象即可。

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<!-- @include: ./src/tuplecpp -->

列表初始化

在 C++11 中，初始化列表的适用性被大大增加了。它现在可以用于任何类型对象的初始化，请看下面的代码。

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<!-- @include: ./src/init_listcpp -->

在上例中:

  • a3、a4 使用了新的初始化方式来初始化对象，效果如同 a1 的直接初始化。
  • a5、a6 则是基本数据类型的列表初始化方式。可以看到，它们的形式都是统一的。
  • a3 虽然使用了等于号，但它仍然是列表初始化，因此，私有的拷贝构造并不会影响到它。
  • a4 和 a6 的写法，是 C++98/03 所不具备的。在 C++11 中，可以直接在变量名后面跟上初始化列表，来进行对象的初始化。

lambda匿名函数

C++11 标准终于引入了 lambda，本节将带领大家系统地学习 lambda 表达式的具体用法。

定义一个 lambda 匿名函数很简单，可以套用如下的语法格式：

[外部变量访问方式说明符] (参数) mutable noexcept/throw() -> 返回值类型
{
   函数体;
};
外部变量格式功能
[]空方括号表示当前 lambda 匿名函数中不导入任何外部变量。
[=]只有一个 = 等号，表示以值传递的方式导入所有外部变量；
[&]只有一个 & 符号，表示以引用传递的方式导入所有外部变量；
[val1,val2,...]表示以值传递的方式导入 val1、val2 等指定的外部变量，同时多个变量之间没有先后次序；
[&val1,&val2,...]表示以引用传递的方式导入 val1、val2等指定的外部变量，多个变量之间没有前后次序；
[val,&val2,...]以上 2 种方式还可以混合使用，变量之间没有前后次序。
[=,&val1,...]表示除 val1 以引用传递的方式导入外，其它外部变量都以值传递的方式导入。
[this]表示以值传递的方式导入当前的 this 指针。

for循环

C++ 11 标准为 for 循环添加了一种全新的语法格式，如下所示：

for (declaration : expression){
    //循环体
}

示例：

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<!-- @include: ./src/cplusplus11_forcpp -->

constexpr

constexpr 关键字的功能是，而不必等到程序运行阶段。C++ 11 标准中，constexpr 可用于修饰普通变量、函数（包括模板函数）以及类的构造函数。

C++11 标准中，定义变量时可以用 constexpr 修饰，从而使该变量获得在编译阶段即可计算出结果的能力。

constexpr int num = 1 + 2 + 3;
int url[num] = {1,2,3,4,5,6};
cout<< url[1] << endl;

右值引用

C++11 标准新引入了另一种引用方式，称为右值引用，用 "&&" 表示。右值引用引申出的 2 种 C++ 编程技巧，分别为

lvalue 是“loactor value”的缩写，可意为存储在内存中、有明确存储地址（可寻址）的数据，而 rvalue 译为 "read value"，指的是那些可以提供数据值的数据（不一定可以寻址，例如存储于寄存器中的数据）。

和声明左值引用一样，右值引用也

int num = 10;
//int && a = num;  //右值引用不能初始化为左值
int && a = 10;
a = 100;
cout << a << endl;

std::move

C++11最重要的一个改进之一就是引入了move语义，这样在一些对象的构造时可以获取到已有的资源（如内存）而不需要通过拷贝，申请新的内存，这样移动而非拷贝将会大幅度提升性能。

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<!-- @include: ./src/std_movecpp -->

在移动构造函数中，只是获取了被移动对象的资源(内存)的所有权，同时把被移动对象的成员指针置为空（以避免移动过来的内存被析构），这个过程中

std::forward

完美转发：函数模板可以将自己的参数“完美”地转发给内部调用的其它函数。所谓完美，即不仅能准确地转发参数的值，还能保证被转发参数的左、右值属性不变。

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<!-- @include: ./src/std_forwardcpp -->

nullptr

C++11 标准下，相比 NULL 和 0，使用 nullptr 初始化空指针可以令我们编写的程序更加健壮。

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<!-- @include: ./src/nullptr_funcpp -->

std::bind 和 std::function

std::bind

std::bind 的函数原型:

simple(1): 	
template <class Fn, class... Args>
  /* unspecified */ bind (Fn&& fn, Args&&... args);

with return type (2): 
template <class Ret, class Fn, class... Args>
  /* unspecified */ bind (Fn&& fn, Args&&... args);

作用: 返回基于fn的函数对象，但其参数绑定到args。

每个参数都可以绑定到一个值或占位符:

  • 如果绑定到一个值，则调用返回的函数对象将始终使用该值作为参数。
  • 如果是一个占位符，则调用返回的函数对象会转发一个传递给调用的参数（该参数的顺序号由占位符指定）。

使用std::bind要注意的地方

  1. bind预先绑定的参数需要传具体的变量或值进去，对于预先绑定的参数，是pass-by-value的。除非该参数被std::ref或者std::cref包装，才pass-by-reference。
  2. 对于不事先绑定的参数，需要传std::placeholders进去，从_1开始，依次递增。placeholder是pass-by-reference的；
  3. bind的返回值是可调用实体，可以直接赋给std::function对象；
  4. 对于绑定的指针、引用类型的参数，使用者需要保证在可调用实体调用之前，这些参数是可用的；
  5. 类的this可以通过对象或者指针来绑定

测试程序:

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<!-- @include: ./src/bindTestcpp -->

执行结果:

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<!-- @include: ./res/bindTest.txt

std::function

类模版std::function是一种通用、多态的函数封装。std::function的实例可以对任何可以调用的目标实体进行存储、复制、和调用操作，这些目标实体包括普通函数、Lambda表达式、bind表达式、函数指针以及其它函数对象。std::function对象是对C++中现有的可调用实体的一种类型安全的包装（我们知道像函数指针这类可调用实体，是类型不安全的）。

通过std::function对C++中各种可调用实体（普通函数、Lambda表达式、函数指针、以及其它函数对象等）的封装，形成一个新的可调用的std::function对象；让我们不再纠结那么多的可调用实体。

测试程序:

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<!-- @include: ./src/functionTestcpp -->

执行结果:

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<!-- @include: ./res/functionTest.txt
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Contributors: klc407073648