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掀起C++11的神秘面紗

【 6月21日外電頭條】C++之父Bjame Stroustrup最近說C++11就像一個新語言，的確，C++11核心已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化，它現(xiàn)在支持Lambda表達(dá)式，對象類型自動推斷，統(tǒng)一的初始化語法，委托構(gòu)造函數(shù)，deleted和defaulted函數(shù)聲明nullptr，以及最重要的右值引用。

創(chuàng)新互聯(lián)建站是一家集網(wǎng)站建設(shè),平?jīng)銎髽I(yè)網(wǎng)站建設(shè),平?jīng)銎放凭W(wǎng)站建設(shè),網(wǎng)站定制,平?jīng)鼍W(wǎng)站建設(shè)報價,網(wǎng)絡(luò)營銷,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,平?jīng)鼍W(wǎng)站推廣為一體的創(chuàng)新建站企業(yè)，幫助傳統(tǒng)企業(yè)提升企業(yè)形象加強企業(yè)競爭力?？沙浞譂M足這一群體相比中小企業(yè)更為豐富、高端、多元的互聯(lián)網(wǎng)需求。同時我們時刻保持專業(yè)、時尚、前沿，時刻以成就客戶成長自我，堅持不斷學(xué)習(xí)、思考、沉淀、凈化自己，讓我們?yōu)楦嗟钠髽I(yè)打造出實用型網(wǎng)站。

[]里是函數(shù)調(diào)用的參數(shù)列表，表示一個Lambda表達(dá)式的開始，讓我們來看一個Lambda例子：

假設(shè)你想計算某個字符串包含多少個大寫字母，使用for_each()遍歷一個char數(shù)組，下面的Lambda表達(dá)式確定每個字母是否是大寫字母，每當(dāng)它發(fā)現(xiàn)一個大寫字母，Lambda表達(dá)式給Uppercase加1，Uppercase是定義在Lambda表達(dá)式外的一個變量：

 
 
 
    
  
  
  
  1. int main() 
    2. 
  
  
  
  2. { 
    3. 
  
  
  
  3.    char s[]="Hello World!"; 
    4. 
  
  
  
  4.    int Uppercase = 0; //modified by the lambda 
    5. 
  
  
  
  5.    for_each(s, s+sizeof(s), [&Uppercase] (char c) { 
    6. 
  
  
  
  6.     if (isupper(c)) 
    7. 
  
  
  
  7.      Uppercase++; 
    8. 
  
  
  
  8.     }); 
    9. 
  
  
  
  9.  cout<< Uppercase<<" uppercase letters in: "<< s<
  
  
  
  10. }
    11.

這是因為，如果你定義的函數(shù)主體被放置在另一個函數(shù)調(diào)用內(nèi)部，[&Uppercase]中的“&”記號意味著Lambda主體獲得一個Uppercase的引用，以便它能修改，如果沒有這個特殊記號，Uppercase將通過值傳遞，C++11 Lambda表達(dá)式也包括成員函數(shù)構(gòu)造器。

自動類型推斷和decltype

在C++03中，在聲明對象時，你必須指定對象的類型，然而，在許多情況下，對象的聲明包括在初始化代碼中，C++11利用了這個優(yōu)勢，允許你聲明對象時不指定類型：

 
 
 
    
  
  
  
  1. auto x=0; //x has type int because 0 is int 
    2. 
  
  
  
  2. auto c='a'; //char 
    3. 
  
  
  
  3. auto d=0.5; //double 
    4. 
  
  
  
  4. auto national_debt=14400000000000LL;//long long
    5.

相反，你可以聲明下面這樣的迭代器：

 
 
 
    
  
  
  
  1. void fucn(const vector &vi) 
    2. 
  
  
  
  2. { 
    3. 
  
  
  
  3. vector::const_iterator ci=vi.begin(); 
    4. 
  
  
  
  4. } 
    5.

關(guān)鍵字auto不是什么新生事物，我們早已認(rèn)識，它實際上可以追溯到前ANSI C時代，但是，C++11改變了它的含義，auto不再指定自動存儲類型對象，相反，它聲明的對象類型是根據(jù)初始化代碼推斷而來的，C++11刪除了auto關(guān)鍵字的舊有含義以避免混淆，C++11提供了一個類似的機制捕捉對象或表達(dá)式的類型，新的操作符decltype需要一個表達(dá)式，并返回它的類型。

 
 
 
    
  
  
  
  1. const vector vi; 
    2. 
  
  
  
  2. typedef decltype (vi.begin()) CIT; 
    3. 
  
  
  
  3. CIT another_const_iterator; 
    4.

統(tǒng)一初始化語法

C++至少有4個不同的初始化符號，有些存在重疊，括號初始化語法如下：

 
 
 
    
  
  
  
  1. std::string s("hello"); 
    2. 
  
  
  
  2. int m=int(); //default initialization 
    3.

在某些情況下，你也可以使用“=”符號進(jìn)行初始化：

 
 
 
    
  
  
  
  1. std::string s="hello"; 
    2. 
  
  
  
  2. int x=5; 
    3.

對于POD聚合，你還可以使用大括號：

 
 
 
    
  
  
  
  1. int arr[4]={0,1,2,3}; 
    2. 
  
  
  
  2. struct tm today={0}; 
    3.

***，構(gòu)造函數(shù)使用成員進(jìn)行初始化：

 
 
 
    
  
  
  
  1. struct S { 
    2. 
  
  
  
  2.  int x; 
    3. 
  
  
  
  3.  S(): x(0) {} }; 
    4.

顯然，這么多種初始化方法會引起混亂，對新手來說就更痛苦了，更糟糕的是，在C++03中，你不能初始化POD數(shù)組成員，POD數(shù)組使用new[]分配，C++11使用統(tǒng)一的大括號符號清理了這一混亂局面。

 
 
 
    
  
  
  
  1. class C 
    2. 
  
  
  
  2. { 
    3. 
  
  
  
  3. int a; 
    4. 
  
  
  
  4. int b; 
    5. 
  
  
  
  5. public: 
    6. 
  
  
  
  6.  C(int i, int j); 
    7. 
  
  
  
  7. }; 
    8. 
  
  
  
  8.  
    9. 
  
  
  
  9. C c {0,0}; //C++11 only. Equivalent to: C c(0,0); 
    10. 
  
  
  
  10.  
    11. 
  
  
  
  11. int* a = new int[3] { 1, 2, 0 }; /C++11 only 
    12. 
  
  
  
  12.  
    13. 
  
  
  
  13. class X { 
    14. 
  
  
  
  14.   int a[4]; 
    15. 
  
  
  
  15. public: 
    16. 
  
  
  
  16.   X() : a{1,2,3,4} {} //C++11, member array initializer 
    17. 
  
  
  
  17. };
    18.

關(guān)于容器，你可以和一長串的push_back()調(diào)用說再見了，在C++11中，你可以直觀地初始化容器：

 
 
 
    
  
  
  
  1. // C++11 container initializer 
    2. 
  
  
  
  2. vector vs={ "first", "second", "third"}; 
    3. 
  
  
  
  3. map singers = 
    4. 
  
  
  
  4.   { {"Lady Gaga", "+1 (212) 555-7890"}, 
    5. 
  
  
  
  5.     {"Beyonce Knowles", "+1 (212) 555-0987"}}; 
    6.

類似地，C++11支持類似的數(shù)據(jù)成員類內(nèi)初始化：

 
 
 
    
  
  
  
  1. class C 
    2. 
  
  
  
  2. { 
    3. 
  
  
  
  3.  int a=7; //C++11 only 
    4. 
  
  
  
  4. public: 
    5. 
  
  
  
  5.  C(); 
    6. 
  
  
  
  6. }; 
    7.

#p#

Deleted和Defaulted函數(shù)

一個表單中的函數(shù)：

 
 
 
    
  
  
  
  1. struct A 
    2. 
  
  
  
  2. { 
    3. 
  
  
  
  3.  A()=default; //C++11 
    4. 
  
  
  
  4.  virtual ~A()=default; //C++11 
    5. 
  
  
  
  5. }; 
    6.

被稱為一個defaulted函數(shù)，“=default;”告訴編譯器為函數(shù)生成默認(rèn)的實現(xiàn)。Defaulted函數(shù)有兩個好處：比手工實現(xiàn)更高效，讓程序員擺脫了手工定義這些函數(shù)的苦差事。

與defaulted函數(shù)相反的是deleted函數(shù)：

 
 
 
    
  
  
  
  1. int func()=delete;
    2.

Deleted函數(shù)對防止對象復(fù)制很有用，回想一下C++自動為類聲明一個副本構(gòu)造函數(shù)和一個賦值操作符，要禁用復(fù)制，聲明這兩個特殊的成員函數(shù)=delete即可：

 
 
 
    
  
  
  
  1. struct NoCopy 
    2. 
  
  
  
  2. { 
    3. 
  
  
  
  3.     NoCopy & operator =( const NoCopy & ) = delete; 
    4. 
  
  
  
  4.     NoCopy ( const NoCopy & ) = delete; 
    5. 
  
  
  
  5. }; 
    6. 
  
  
  
  6. NoCopy a; 
    7. 
  
  
  
  7. NoCopy b(a); //compilation error, copy ctor is deleted 
    8.

nullptr

C++終于有一個關(guān)鍵字指定一個空指針常量了，nullptr取代了有錯誤傾向的null和文字0，這兩個被用來作為空指針替代品已經(jīng)有很多年的歷史了，nullptr是一個強類型：

 
 
 
    
  
  
  
  1. void f(int); //#1 
    2. 
  
  
  
  2. void f(char *);//#2 
    3. 
  
  
  
  3. //C++03 
    4. 
  
  
  
  4. f(0); //which f is called? 
    5. 
  
  
  
  5. //C++11 
    6. 
  
  
  
  6. f(nullptr) //unambiguous, calls #2 
    7.

nullptr適用于所有指針類別，包括函數(shù)指針和成員指針：

 
 
 
    
  
  
  
  1. const char *pc=str.c_str(); //data pointers 
    2. 
  
  
  
  2. if (pc!=nullptr) 
    3. 
  
  
  
  3.   cout<
  
  
  
  4. int (A::*pmf)()=nullptr; //pointer to member function 
    5. 
  
  
  
  5. void (*pmf)()=nullptr; //pointer to function 
    6.

委托構(gòu)造函數(shù)

在C++11中，構(gòu)造函數(shù)可以調(diào)用相同類中的其它構(gòu)造函數(shù)：

 
 
 
    
  
  
  
  1. class M //C++11 delegating constructors 
    2. 
  
  
  
  2. { 
    3. 
  
  
  
  3.  int x, y; 
    4. 
  
  
  
  4.  char *p; 
    5. 
  
  
  
  5. public: 
    6. 
  
  
  
  6.  M(int v) : x(v), y(0),  p(new char [MAX])  {} //#1 target 
    7. 
  
  
  
  7.  M(): M(0) {cout<<"delegating ctor"< 
    8.

構(gòu)造函數(shù)#2，委托構(gòu)造函數(shù)，調(diào)用目標(biāo)構(gòu)造函數(shù)#1。

右值引用

C++03中的引用類型只能綁定左值，C++11引入了一種新型引用類型，叫做右值引用，右值引用可以綁定左值，例如，臨時對象和字面量。增加右值引用的主要原因是move(移動)語義，它和傳統(tǒng)的復(fù)制不一樣，移動意味著目標(biāo)對象偷竊了源對象的資源，留下一個狀態(tài)為“空”的資源，在某些情況下，復(fù)制一個對象代價既高又沒有必要，可以用一個移動操作代替，如果你想評估移動帶來的性能收益，可以考慮字符串交換，一個幼稚的實現(xiàn)如下：

 
 
 
    
  
  
  
  1. void naiveswap(string &a, string & b) 
    2. 
  
  
  
  2. { 
    3. 
  
  
  
  3.  string temp = a; 
    4. 
  
  
  
  4.  a=b; 
    5. 
  
  
  
  5.  b=temp; 
    6. 
  
  
  
  6. } 
    7.

像這樣寫代價是很高的，復(fù)制字符串必須分配原始內(nèi)存，將字符從源位置復(fù)制到目標(biāo)位置，相反，移動字符串僅僅是交換兩個數(shù)據(jù)成員，不用分配內(nèi)存，復(fù)制char數(shù)組和刪除內(nèi)存：

 
 
 
    
  
  
  
  1. void moveswapstr(string& empty, string & filled)
    2. 
  
  
  
  2. {
    3. 
  
  
  
  3. //pseudo code, but you get the idea
    4. 
  
  
  
  4.  size_t sz=empty.size();
    5. 
  
  
  
  5.  const char *p= empty.data();
    6. 
  
  
  
  6. //move filled's resources to empty
    7. 
  
  
  
  7.  empty.setsize(filled.size());
    8. 
  
  
  
  8.  empty.setdata(filled.data());
    9. 
  
  
  
  9. //filled becomes empty
    10. 
  
  
  
  10.  filled.setsize(sz);
    11. 
  
  
  
  11.  filled.setdata(p);
    12. 
  
  
  
  12. }
    13.

如果你實現(xiàn)的類支持移動，你可以像下面這樣聲明一個移動構(gòu)造函數(shù)和一個移動賦值操作符：

 
 
 
    
  
  
  
  1. class Movable 
    2. 
  
  
  
  2. { 
    3. 
  
  
  
  3. Movable (Movable&&); //move constructor 
    4. 
  
  
  
  4. Movable&& operator=(Movable&&); //move assignment operator 
    5. 
  
  
  
  5. }; 
    6.

#p#

C++11標(biāo)準(zhǔn)庫廣泛使用了移動語義，許多算法和容器現(xiàn)在都為移動做了優(yōu)化。

C++11標(biāo)準(zhǔn)庫

C++于2003年以庫技術(shù)報告1(TR1)的形式經(jīng)歷了重大改版，TR1包括新的容器類(unordered_set，unordered_map，unordered_multiset和unordered_multimap)和多個支撐正則表達(dá)式、元組和函數(shù)對象封裝器等的新庫。隨著C++11標(biāo)準(zhǔn)獲得通過，TR1和自它***發(fā)布以來新增的庫被正式納入標(biāo)準(zhǔn)的C++標(biāo)準(zhǔn)，下面是C++11標(biāo)準(zhǔn)庫的一些特性：

線程庫

站在程序員的角度來看，C++11最重要的新功能毫無疑問是并行操作，C++11擁有一個代表執(zhí)行線程的線程類，在并行環(huán)境中用于同步，async()函數(shù)模板啟動并行任務(wù)，為線程獨特的數(shù)據(jù)聲明thread_local存儲類型。如果你想找C++11線程庫的快速教程，請閱讀Anthony William的“C++0x中更簡單的多線程”。

新的智能指針類

C++98只定義了一個智能指針類auto_ptr，它現(xiàn)在已經(jīng)被廢棄了，C++11引入了新的智能指針類shared_ptr和最近添加的unique_ptr，兩者都兼容其它標(biāo)準(zhǔn)庫組件，因此你可以在標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)安全保存這些智能指針，并使用標(biāo)準(zhǔn)算法操作它們。

新的算法

C++11標(biāo)準(zhǔn)庫定義了新的算法模仿all_of()，any_of()和none_of()操作，下面列出適用于ispositive()到(first, first+n)范圍，且使用all_of(), any_of() and none_of() 檢查范圍的屬性的謂詞：

 
 
 
    
  
  
  
  1. #include  
    2. 
  
  
  
  2. //C++11 code 
    3. 
  
  
  
  3. //are all of the elements positive? 
    4. 
  
  
  
  4. all_of(first, first+n, ispositive()); //false 
    5. 
  
  
  
  5. //is there at least one positive element? 
    6. 
  
  
  
  6. any_of(first, first+n, ispositive());//true 
    7. 
  
  
  
  7. // are none of the elements positive? 
    8. 
  
  
  
  8. none_of(first, first+n, ispositive()); //false 
    9.

一種新型copy_n算法也可用了，使用copy_n()函數(shù)，復(fù)制一個包含5個元素的數(shù)組到另一個數(shù)組的代碼如下：

 
 
 
    
  
  
  
  1. #include 
    2. 
  
  
  
  2. int source[5]={0,12,34,50,80}; 
    3. 
  
  
  
  3. int target[5]; 
    4. 
  
  
  
  4. //copy 5 elements from source to target 
    5. 
  
  
  
  5. copy_n(source,5,target); 
    6.

算法iota()創(chuàng)建了一個值順序遞增的范圍，好像分配一個初始值給*first，然后使用前綴++使值遞增，在下面的代碼中，iota()分配連續(xù)值{10,11,12,13,14}給數(shù)組arr，并將{‘a(chǎn)’,’b’,’c’}分配給char數(shù)組c。

 
 
 
    
  
  
  
  1. include  
    2. 
  
  
  
  2. int a[5]={0}; 
    3. 
  
  
  
  3. char c[3]={0}; 
    4. 
  
  
  
  4. iota(a, a+5, 10); //changes a to {10,11,12,13,14} 
    5. 
  
  
  
  5. iota(c, c+3, 'a'); //{'a','b','c'} 
    6.

C++11仍然缺乏一些有用的庫，如XML API，套接字，GUI，反射以及前面提到的一個合適的自動垃圾回收器，但C++11的確也帶來了許多新特性，讓C++變得更加安全，高效，易學(xué)易用。

如果C++11的變化對你來說太大的話，也不要驚慌，多花些時間逐漸消化這一切，當(dāng)你完全吸收了C++11的變化后，你可能就會同意Stroustrup的說法：C++11感覺就像一個新語言，一個更好的新語言。

原文出處：http://www.softwarequalityconnection.com/2011/06/the-biggest-changes-in-c11-and-why-you-should-care/

原文名：The Biggest Changes in C++11


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