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C++98中的新語言特性

　　　　“C++11就像一門新的語言。” – Bjarne Stroustrup

創(chuàng)新互聯(lián)長期為上千余家客戶提供的網(wǎng)站建設(shè)服務(wù)，團隊從業(yè)經(jīng)驗10年，關(guān)注不同地域、不同群體，并針對不同對象提供差異化的產(chǎn)品和服務(wù)；打造開放共贏平臺，與合作伙伴共同營造健康的互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境。為盂縣企業(yè)提供專業(yè)的成都網(wǎng)站制作、成都網(wǎng)站設(shè)計、外貿(mào)營銷網(wǎng)站建設(shè)，盂縣網(wǎng)站改版等技術(shù)服務(wù)。擁有10余年豐富建站經(jīng)驗和眾多成功案例,為您定制開發(fā)。

　　C++11標準推出了很多有用的新特性。本文特別關(guān)注相比C++98更像是一門新語言的那部分特性，因為：

這些特性改變了編寫C++程序使用的代碼風(fēng)格和習(xí)語[TODO]，通常也包括你設(shè)計C++函數(shù)庫的方式。例如，你會看到更多參數(shù)和返回值類型為智能指針(smart pointer)，同時也會看到函數(shù)通過值傳遞返回大型對象

　　你將會發(fā)現(xiàn)在大多數(shù)的代碼示例中充斥著新特性的身影。例如，幾乎每5行現(xiàn)代C++代碼示例都會使用到auto

　　C++11的其他特性也很棒。但是請先熟悉下面這些，正是因為這些特性的廣泛使用使得C++11代碼如同其他現(xiàn)代主流語言一樣整潔、安全和高效，與此同時保持了C++傳統(tǒng)的性能優(yōu)勢。

　　提示：

與Strunk & White[TODO]一樣，本文只做概要的總結(jié)性指導(dǎo)而不做詳盡基本原理和優(yōu)缺點分析。詳細分析請參見其他文章本文會不斷更新，主要變更及內(nèi)容增加請參見文末變更記錄

　　auto

　　基于以下兩個原因，盡可能使用auto：首先，使用auto會避免重復(fù)聲明編譯器已經(jīng)知道的類型。

 
 
 
    
  
  
  
  1. // C++98  
    2.   
  
  
  2. 　　map::iterator i = m.begin ;  
    3.   
  
  
  3. 　　// C++11  
    4.   
  
  
  4. 　　auto i = begin (m); 
    5.

 　　其次，當(dāng)使用未知類型或者類型名稱不易理解時使auto會更加便利，例如大多數(shù)的lambda函數(shù)［TODO］——你甚至不能簡單的拼寫出類型的名字。

 
 
 
    
  
  
  
  1. // C++98  
    2.   
  
  
  2. 　　binder2nd< greater > x = bind2nd ( greater， 42 );  
    3.   
  
  
  3. 　　// C++11  
    4.   
  
  
  4. 　　auto x = (int i) { return i > 42; }; 
    5.

　　需要注意，使用auto并不改變代碼的含義。代碼仍然是靜態(tài)類型［譯注］，每個表達式的類型都是清晰和明確的；C++11只是不需要我們重復(fù)聲明類型的名字。一些人剛開始可能會害怕在這里使用auto，因為感覺好像沒有（重復(fù)）聲明我們需要的類型就意味著會碰巧得到一個不同的類型。如果你想要明確地進行一次強制類型轉(zhuǎn)換，沒有問題，聲明目標類型就好了。然而大多數(shù)情況下，只要使用auto就可以了；幾乎不會出現(xiàn)錯誤地拿到一個不同類型的情況，即便出現(xiàn)錯誤，C++的強靜態(tài)類型系統(tǒng)也會由編譯器讓你知道這個錯誤，因為你正試圖訪問一個變量沒有的成員函數(shù)或是錯誤地調(diào)用了該函數(shù)。

　　譯注：動態(tài)類型語言（dynamic typing language）是指類型檢查發(fā)生在運行期間（run-time）的語言。靜態(tài)類型語言（static typing language）是類型檢查發(fā)生在編譯期間（compile-time）的語言。

　　智能指針：無須delete

　　請始終使用標準智能指針以及非占有原始指針(non-owning raw pointer)。絕不要使用占有原生指針(owning raw pointer)和delete操作，除非在實現(xiàn)你自己的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這種少見的情況下（即使在此時也需要在 class 范圍內(nèi)保持完好的封裝）。如果只能夠知道你是另一個對象唯一的所有者，請使用unique_ptr來表示唯一所有權(quán)（TODO)。一個”new T”表達式會馬上初始化另一個引用它的對象，通常是一個unique_ptr。

 
 
 
    
  
  
  
  1. // C++11 Pimpl Idiom  
    2.   
  
  
  2. 　　class widget {  
    3.   
  
  
  3. 　　widget ;  
    4.   
  
  
  4. 　　~widget ;  
    5.   
  
  
  5. 　　private:  
    6.   
  
  
  6. 　　class impl;  
    7.   
  
  
  7. 　　unique_ptr pimpl;  
    8.   
  
  
  8. 　　};  
    9.   
  
  
  9. 　　// in .cpp file  
    10.   
  
  
  10. 　　class impl {  
    11.   
  
  
  11. 　　:::  
    12.   
  
  
  12. 　　};  
    13.   
  
  
  13. 　　widget::widget  
    14.   
  
  
  14. 　　: pimpl ( new impl )  
    15.   
  
  
  15. 　　{  
    16.   
  
  
  16. 　　}  
    17.   
  
  
  17. 　　widget::~widget = default; 
    18.

　　使用shared_ptr來表示共享所有權(quán)。推薦使用make_shared來有效地創(chuàng)建共享對象。

 
 
 
    
  
  
  
  1. // C++98  
    2.   
  
  
  2. 　widget* pw = new widget ;  
    3.   
  
  
  3. 　　:::  
    4.   
  
  
  4. 　　delete pw;  
    5.   
  
  
  5. 　　// C++11  
    6.   
  
  
  6. 　auto pw = make_shared; 
    7.

　　使用 weak_ptr 來退出循環(huán)并且表示可選性（例如，實現(xiàn)一個對象緩存）

 
 
 
    
  
  
  
  1. 　// C++11  
    2.   
  
  
  2. 　　class gadget;  
    3.   
  
  
  3. 　　class widget {  
    4.   
  
  
  4. 　　private:  
    5.   
  
  
  5. 　　shared_ptr g; // if shared ownership  
    6.   
  
  
  6. 　　};  
    7.   
  
  
  7. 　　class gadget {  
    8.   
  
  
  8. 　　private:  
    9.   
  
  
  9. 　　weak_ptr w;  
    10.   
  
  
  10. 　　}; 
    11.

　　如果你知道另一個對象存在時間會更長久并且希望跟蹤它，使用一個（非占有non-owning)原始指針。

 
 
 
    
  
  
  
  1. // C++11  
    2.   
  
  
  2. 　　class node {  
    3.   
  
  
  3. 　　vector< unique_ptr > children;  
    4.   
  
  
  4. 　　node* parent;  
    5.   
  
  
  5. 　　public:  
    6.   
  
  
  6. 　　:::  
    7.   
  
  
  7. 　　}; 
    8.

　　nullptr

　　始終使用nullptr表示一個null指針值，絕不要使用數(shù)字0或者NULL宏，因為它們也可以代表一個整數(shù)或者指針從而產(chǎn)生歧義。

　　Range for

　　基于范圍的循環(huán)使得按順序訪問其中的每個元素變得非常方便。

 
 
 
    
  
  
  
  1. 　// C++98  
    2.   
  
  
  2. 　　for( vector::iterator i = v.begin ; i != v.end ; ++i ) {  
    3.   
  
  
  3. 　　total += *i;  
    4.   
  
  
  4. 　　}  
    5.   
  
  
  5. 　　// C++11  
    6.   
  
  
  6. 　　for( auto d : v ) {  
    7.   
  
  
  7. 　　total += d;  
    8.   
  
  
  8. 　　} 
    9.

　　非成員（nonmember） begin 和 end

　　始終使用非成員begin和end，因為它是可擴展的并且可以應(yīng)用在所有的容器類型(container type)，不僅僅是遵循了STL風(fēng)格提供了 .begin 和 .end 成員函數(shù)的容器，甚至數(shù)組都可以使用。

　　如果你使用了一個非STL風(fēng)格的collection類型，雖然提供了迭代但沒有提供STL的 .begin 和 .end ，通常可以為這個類型編寫自己的非成員begin和end來進行重載。這樣你就可以使用STL容器的編程風(fēng)格來遍歷該類型。C++11標準提供了示例:C數(shù)組就是這樣一個類型，標準同時為數(shù)組提供了begin和end。

 
 
 
    
  
  
  
  1. 　vector v;  
    2.   
  
  
  2. 　　int a[100];  
    3.   
  
  
  3. 　　// C++98  
    4.   
  
  
  4. 　　sort ( v.begin ， v.end );  
    5.   
  
  
  5. 　　sort ( &a[0], &a[0] + sizeof(a)/sizeof(a[0]) );  
    6.   
  
  
  6. 　　// C++11  
    7.   
  
  
  7. 　　sort ( begin (v)， end (v) );  
    8.   
  
  
  8. 　　sort ( begin (a)， end (a) ); 
    9.

　　Lambda 函數(shù)和算法

　　Lambda[TODO]是決定乾坤的因素，它會使你編寫的代碼變得更優(yōu)雅、更快速。Lambda使得STL算法的可用性提高了近100倍。新近開發(fā)的C++函數(shù)庫都是基于lambda可以用的前提（例如，PPL）并且有些函數(shù)庫甚至要求你編寫lambda來調(diào)用函數(shù)庫（例如，C++ AMP）

　　下面是一個快速示例：找到v里面大于x并且小于y的第一個元素。在C++11中，最簡單和干凈的代碼就是調(diào)用一個標準函數(shù)。

 
 
 
    
  
  
  
  1. 　// C++98: write a naked loop (using std::find_if is impractically difficult)  
    2.   
  
  
  2. 　　vector::iterator i = v.begin ; // because we need to use i later  
    3.   
  
  
  3. 　　for( ; i != v.end ; ++i ) {  
    4.   
  
  
  4. 　　if( *i > x && *i < y ) break;  
    5.   
  
  
  5. 　　}  
    6.   
  
  
  6. 　　// C++11: use std::find_if  
    7.   
  
  
  7. 　　auto i = find_if ( begin (v)， end (v)， [=](int i) { return i > x && i < y; } ); 
    8.

　　想要使用C++編寫一個循環(huán)或者類似的新特性？不用著急；只要編寫一個模板函數(shù)（template function)(函數(shù)庫算法），并且?guī)缀蹩梢詫ambda當(dāng)做語言特性來使用，與此同時會更加靈活，因為它不是固定的語言特性而是一個真正的函數(shù)庫。

 
 
 
    
  
  
  
  1. 　// C#  
    2.   
  
  
  2. 　　lock( mut_x ) {  
    3.   
  
  
  3. 　　... use x ...  
    4.   
  
  
  4. 　　}  
    5.   
  
  
  5. 　　// 不使用 lambda 的C++11：已經(jīng)非常簡潔并且更靈活（例如，可以使用超時以及其他選項）  
    6.   
  
  
  6. 　　{  
    7.   
  
  
  7. 　　lock_guard hold ( mut_x );  
    8.   
  
  
  8. 　　... use x ...  
    9.   
  
  
  9. 　　}  
    10.   
  
  
  10. 　　// C++11 with lambdas, and a helper algorithm: C# syntax in C++  
    11.   
  
  
  11. 　　// 使用了 lambda 的C++11可以帶一個輔助算法：在 C++ 中使用 C# 的文法  
    12.   
  
  
  12. 　　// Algorithm: template void lock ( T& t, F f ) { lock_guard hold (t); f ; }  
    13.   
  
  
  13. 　　lock( mut_x， [&]{  
    14.   
  
  
  14. 　　... use x ...  
    15.   
  
  
  15. 　　}); 
    16.

　　去熟悉lambda吧。你會大量使用它，不僅僅在C++中——它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于很多主流的編程語言。一個開始的好去處請參考我在PDC2010的演講《無處不在的 lambda》

　　Move / &&

　　Move被認為是copy的最佳優(yōu)化，盡管它也使得其他事情成為可能比如信息被轉(zhuǎn)發(fā)。

 
 
 
    
  
  
  
  1. // C++98：避免 copy 的替代方法  
    2.   
  
  
  2. 　　vector* make_big_vector ; // 選擇1: 返回指針: 沒有拷貝，但不要忘記 delete  
    3.   
  
  
  3. 　　:::  
    4.   
  
  
  4. 　　vector* result = make_big_vector ;  
    5.   
  
  
  5. 　　void make_big_vector ( vector& out ); // 選擇2: 通過引用傳遞: 沒有拷貝，但是調(diào)用者需要傳入一個有名對象  
    6.   
  
  
  6. 　　:::  
    7.   
  
  
  7. 　　vector result;  
    8.   
  
  
  8. 　　make_big_vector ( result );  
    9.   
  
  
  9. 　　// C++11: move  
    10.   
  
  
  10. 　　vector make_big_vector ; // 通常對于”被調(diào)用者(callee)分配的空間“也適用  
    11.   
  
  
  11. 　　:::  
    12.   
  
  
  12. 　　vector result = make_big_vector ; 
    13.

　　Move語法改變了我們設(shè)計API的方式。我們可以更多地設(shè)計通過值傳遞。為你的類型啟用move語法，使用時會比copy更有效。

　　更多變化

　　還有更多現(xiàn)代C++的特性。并且我計劃在未來編寫更多深入C++11新特性以及其他特性的短文，我們會知道更多并且喜歡上它。

　　但目前，這是必須知道的新特性。這些特性組成了現(xiàn)代C++風(fēng)格的核心，使得C++代碼看起來和執(zhí)行時像他們設(shè)計的那樣，你將會看到這些特性會出現(xiàn)在幾乎每一段你看到或者編寫的現(xiàn)代C++代碼中。并且它們使得現(xiàn)代C++更加干凈、安全且快速，使得C++在未來的若干年仍然是我們產(chǎn)業(yè)的依靠。

　　主要變更

　　2011-10-30:為Lambda增加C#lock示例。重新組織智能指針首先介紹unique_prt。


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