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VisualStudio2010中C++的四大變化

在微軟即將發(fā)布的Visual Studio 2010正式版中，其對(duì)C++語言做了一些修改，之前51cto也報(bào)道過Visual Studio 2010中關(guān)于C++項(xiàng)目的升級(jí)問題，文章則針對(duì)C++語言上的一些變化。

Lambda表達(dá)式

很多編程編程語言都支持匿名函數(shù)(anonymous function)。所謂匿名函數(shù)，就是這個(gè)函數(shù)只有函數(shù)體，而沒有函數(shù)名。Lambda表達(dá)式就是實(shí)現(xiàn)匿名函數(shù)的一種編程技巧，它為編寫匿名函數(shù)提供了簡明的函數(shù)式的句法。同樣是Visual Studio中的開發(fā)語言，Visual Basic和Visual C#早就實(shí)現(xiàn)了對(duì)Lambda表達(dá)式的支持，終于Visual C++這次也不甘落后，在Visual Studio 2010中添加了對(duì)Lambda表達(dá)式的支持。

Lambda表達(dá)式使得函數(shù)可以在使用的地方定義，并且可以在Lambda函數(shù)中使用Lambda函數(shù)之外的數(shù)據(jù)。這就為針對(duì)集合操作帶來了很大的便利。在作用上，Lambda表達(dá)式類似于函數(shù)指針和函數(shù)對(duì)象，Lambda表達(dá)式很好地兼顧了函數(shù)指針和函數(shù)對(duì)象的優(yōu)點(diǎn)，卻沒有它們的缺點(diǎn)。相對(duì)于函數(shù)指針或是函數(shù)對(duì)象復(fù)雜的語法形式，Lambda表達(dá)式使用非常簡單的語法就可以實(shí)現(xiàn)同樣的功能，降低了Lambda表達(dá)式的學(xué)習(xí)難度，避免了使用復(fù)雜的函數(shù)對(duì)象或是函數(shù)指針?biāo)鶐淼腻e(cuò)誤。我們可以看一個(gè)實(shí)際的例子：

 
 
 
    
  
  
  
  1. #include "stdafx.h"  
    2. 
  
  
  
  2. #include   
    3. 
  
  
  
  3. #include   
    4. 
  
  
  
  4. #include   
    5. 
  
  
  
  5. #include   
    6. 
  
  
  
  6. 
  
  
  
  7. using namespace std;  
    8. 
  
  
  
  8. 
  
  
  
  9. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
    10. 
  
  
  
  10. {  
    11. 
  
  
  
  11. vector v;  
    12. 
  
  
  
  12. for (int i = 0; i < 10; ++i) {  
    13. 
  
  
  
  13. v.push_back(i);  
    14. 
  
  
  
  14. }  
    15. 
  
  
  
  15.  for_each(v.begin(), v.end(), [] (int n) {  
    16. 
  
  
  
  16. cout << n;  
    17. 
  
  
  
  17. if (n % 2 == 0) {  
    18. 
  
  
  
  18. cout << " even ";  
    19. 
  
  
  
  19. } else {  
    20. 
  
  
  
  20. cout << " odd ";  
    21. 
  
  
  
  21. }  
    22. 
  
  
  
  22. });  
    23. 
  
  
  
  23. cout << endl;  
    24. 
  
  
  
  24. 
  
  
  
  25. return 0;  
    26. 
  
  
  
  26. } 
    27. 
  
  
  
  27. #include "stdafx.h" 
    28. 
  
  
  
  28. #include 
    29. 
  
  
  
  29. #include 
    30. 
  
  
  
  30. #include 
    31. 
  
  
  
  31. #include 
    32. 
  
  
  
  32. 
  
  
  
  33. using namespace std; 
    34. 
  
  
  
  34. 
  
  
  
  35. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) 
    36. 
  
  
  
  36. { 
    37. 
  
  
  
  37. vector v; 
    38. 
  
  
  
  38. for (int i = 0; i < 10; ++i) { 
    39. 
  
  
  
  39. v.push_back(i); 
    40. 
  
  
  
  40. } 
    41. 
  
  
  
  41.  for_each(v.begin(), v.end(), [] (int n) { 
    42. 
  
  
  
  42. cout << n; 
    43. 
  
  
  
  43. if (n % 2 == 0) { 
    44. 
  
  
  
  44. cout << " even "; 
    45. 
  
  
  
  45. } else { 
    46. 
  
  
  
  46. cout << " odd "; 
    47. 
  
  
  
  47. } 
    48. 
  
  
  
  48. }); 
    49. 
  
  
  
  49. cout << endl; 
    50. 
  
  
  
  50. 
  
  
  
  51. return 0; 
    52. 
  
  
  
  52. }
    53.

這段代碼循環(huán)遍歷輸出vector中的每一個(gè)數(shù)，并判斷這個(gè)數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)。我們可以隨時(shí)修改Lambda表達(dá)式而改變這個(gè)匿名函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，修改對(duì)集合的操作。在這段代碼中，C++使用一對(duì)中括號(hào)“[]”來表示Lambda表達(dá)式的開始，其后的”(int n)”表示Lambda表達(dá)式的參數(shù)。這些參數(shù)將在Lambda表達(dá)式中使用到。為了體會(huì)Lambda表達(dá)式的簡潔，我們來看看同樣的功能，如何使用函數(shù)對(duì)象實(shí)現(xiàn)：

 
 
 
    
  
  
  
  1. #include "stdafx.h"  
    2. 
  
  
  
  2. #include   
    3. 
  
  
  
  3. #include   
    4. 
  
  
  
  4. #include   
    5. 
  
  
  
  5. #include   
    6. 
  
  
  
  6. using namespace std;  
    7. 
  
  
  
  7. 
  
  
  
  8. struct LambdaFunctor {  
    9. 
  
  
  
  9. void operator()(int n) const {  
    10. 
  
  
  
  10. cout << n << " ";  
    11. 
  
  
  
  11. if (n % 2 == 0) {  
    12. 
  
  
  
  12. cout << " even ";  
    13. 
  
  
  
  13. } else {  
    14. 
  
  
  
  14. cout << " odd ";  
    15. 
  
  
  
  15. }  
    16. 
  
  
  
  16. 
  
  
  
  17. }  
    18. 
  
  
  
  18. };  
    19. 
  
  
  
  19. 
  
  
  
  20. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
    21. 
  
  
  
  21. {  
    22. 
  
  
  
  22. vector v;  
    23. 
  
  
  
  23. 
  
  
  
  24. for (int i = 0; i < 10; ++i) {  
    25. 
  
  
  
  25. v.push_back(i);  
    26. 
  
  
  
  26. }  
    27. 
  
  
  
  27. 
  
  
  
  28. for_each(v.begin(), v.end(), LambdaFunctor());  
    29. 
  
  
  
  29. cout << endl;  
    30. 
  
  
  
  30. 
  
  
  
  31. return 0;  
    32. 
  
  
  
  32. } 
    33. 
  
  
  
  33. #include "stdafx.h" 
    34. 
  
  
  
  34. #include 
    35. 
  
  
  
  35. #include 
    36. 
  
  
  
  36. #include 
    37. 
  
  
  
  37. #include 
    38. 
  
  
  
  38. using namespace std; 
    39. 
  
  
  
  39. 
  
  
  
  40. struct LambdaFunctor { 
    41. 
  
  
  
  41. void operator()(int n) const { 
    42. 
  
  
  
  42. cout << n << " "; 
    43. 
  
  
  
  43. if (n % 2 == 0) { 
    44. 
  
  
  
  44. cout << " even "; 
    45. 
  
  
  
  45. } else { 
    46. 
  
  
  
  46. cout << " odd "; 
    47. 
  
  
  
  47. } 
    48. 
  
  
  
  48. 
  
  
  
  49. } 
    50. 
  
  
  
  50. }; 
    51. 
  
  
  
  51. 
  
  
  
  52. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) 
    53. 
  
  
  
  53. { 
    54. 
  
  
  
  54. vector v; 
    55. 
  
  
  
  55. 
  
  
  
  56. for (int i = 0; i < 10; ++i) { 
    57. 
  
  
  
  57. v.push_back(i); 
    58. 
  
  
  
  58. } 
    59. 
  
  
  
  59. 
  
  
  
  60. for_each(v.begin(), v.end(), LambdaFunctor()); 
    61. 
  
  
  
  61. cout << endl; 
    62. 
  
  
  
  62. 
  
  
  
  63. return 0; 
    64. 
  
  
  
  64. } 
    65.

通過比較我們就可以發(fā)現(xiàn)，Lambda表達(dá)式的語法更加簡潔，使用起來更加簡單高效。 #p#

靜態(tài)斷言static_assert

在之前的C++標(biāo)準(zhǔn)C++03中，我們可以使用兩種斷言：

◆使用預(yù)處理中的條件編譯和#error指令，可以在預(yù)處理階段檢查一些編譯條件。
◆可以使用宏assert來進(jìn)行運(yùn)行時(shí)檢查，以確保程序邏輯的正確性。

但使用#error方法是非常煩瑣的，并且不能夠?qū)δ０鍏?shù)進(jìn)行檢查，因?yàn)槟０鍖?shí)例化是在編譯時(shí)進(jìn)行，而#error方法是在預(yù)處理階段進(jìn)行的。而assert宏是在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行檢查。不難發(fā)現(xiàn)，我們?nèi)鄙倭艘粯訓(xùn)|西，那就是可用于在編譯時(shí)檢查的工具。于是，靜態(tài)斷言應(yīng)運(yùn)而生。

在新的C++標(biāo)準(zhǔn)C++0x中，加入了對(duì)靜態(tài)斷言的支持，引入了新的關(guān)鍵字static_assert來表示靜態(tài)斷言。使用靜態(tài)斷言，我們可以在程序的編譯時(shí)期檢測(cè)一些條件是否成立，這個(gè)特性在調(diào)試模板函數(shù)的模板參數(shù)時(shí)特別有用。在編譯的時(shí)候，模板函數(shù)實(shí)例化，這時(shí)我們就可以使用靜態(tài)斷言去測(cè)試模板函數(shù)的參數(shù)是否按照我們的設(shè)計(jì)擁有合適的值。例如下面這段代碼：

 
 
 
    
  
  
  
  1. template  struct Kitten {  
    2. 
  
  
  
  2. static_assert(N < 2, "Kitten requires N < 2.");  
    3. 
  
  
  
  3. };  
    4. 
  
  
  
  4. 
  
  
  
  5. int main() {  
    6. 
  
  
  
  6. Kitten<1> peppermint;  
    7. 
  
  
  
  7. Kitten<3> jazz;  
    8. 
  
  
  
  8. 
  
  
  
  9.  return 0;  
    10. 
  
  
  
  10. } 
    11. 
  
  
  
  11. template  struct Kitten { 
    12. 
  
  
  
  12. static_assert(N < 2, "Kitten requires N < 2."); 
    13. 
  
  
  
  13. }; 
    14. 
  
  
  
  14. 
  
  
  
  15. int main() { 
    16. 
  
  
  
  16. Kitten<1> peppermint; 
    17. 
  
  
  
  17. Kitten<3> jazz; 
    18. 
  
  
  
  18. 
  
  
  
  19.  return 0; 
    20. 
  
  
  
  20. }
    21.

當(dāng)我們?cè)谥骱瘮?shù)中使用“1”去實(shí)例化Kitten這個(gè)結(jié)構(gòu)體時(shí)，在編譯的時(shí)候，靜態(tài)斷言static_assert會(huì)測(cè)試參數(shù)N的值，當(dāng)N的值小于2時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)斷言錯(cuò)誤，并將相應(yīng)的調(diào)試幫助信息輸出到“Error List”窗口中，這樣程序員就可以對(duì)問題快速定位，解決問題就更加方便了。

另外，靜態(tài)斷言還帶來很多其他的優(yōu)勢(shì)。例如靜態(tài)斷言在編譯時(shí)進(jìn)行處理，不會(huì)產(chǎn)生任何運(yùn)行時(shí)刻空間和時(shí)間上的開銷，這就使得它比assert宏具有更好的效率。另外比較重要的一個(gè)特性是如果斷言失敗，它會(huì)產(chǎn)生有意義且充分的診斷信息，幫助程序員快速解決問題。

auto關(guān)鍵字

在C++中，auto關(guān)鍵字的意義發(fā)生了改變。從Visual Studio 2010開始，auto關(guān)鍵字將用于指引編譯器根據(jù)變量的初始值來決定變量的數(shù)據(jù)類型。換句話說，我們可以把a(bǔ)uto當(dāng)成一種新的數(shù)據(jù)類型，它可以“從初始化器(initialize)中推導(dǎo)出所代表的變量的真正類型”。這種對(duì)auto關(guān)鍵字的使用方式可以大大消除當(dāng)前替代方式所導(dǎo)致的冗長和易出錯(cuò)的代碼。我們看一個(gè)實(shí)際的例子：

 
 
 
    
  
  
  
  1. #include   
    2. 
  
  
  
  2. #include   
    3. 
  
  
  
  3. #include   
    4. 
  
  
  
  4. #include   
    5. 
  
  
  
  5. #include   
    6. 
  
  
  
  6. using namespace std;  
    7. 
  
  
  
  7. using namespace std::tr1;  
    8. 
  
  
  
  8. 
  
  
  
  9. int main() {  
    10. 
  
  
  
  10. map m;  
    11. 
  
  
  
  11. 
  
  
  
  12. const regex r("(\\w+) (\\w+)");  
    13. 
  
  
  
  13. 
  
  
  
  14. for (string s; getline(cin, s); ) {  
    15. 
  
  
  
  15. smatch results;  
    16. 
  
  
  
  16. if (regex_match(s, results, r)) {  
    17. 
  
  
  
  17. m[results[1]] = results[2];  
    18. 
  
  
  
  18. }  
    19. 
  
  
  
  19. }  
    20. 
  
  
  
  20. for (auto i = m.begin(); i != m.end(); ++i) {  
    21. 
  
  
  
  21. cout << i->second << " are " << i->first << endl;  
    22. 
  
  
  
  22. }  
    23. 
  
  
  
  23. 
  
  
  
  24. return 0;  
    25. 
  
  
  
  25. } 
    26. 
  
  
  
  26. #include 
    27. 
  
  
  
  27. #include 
    28. 
  
  
  
  28. #include 
    29. 
  
  
  
  29. #include 
    30. 
  
  
  
  30. #include 
    31. 
  
  
  
  31. using namespace std; 
    32. 
  
  
  
  32. using namespace std::tr1; 
    33. 
  
  
  
  33. 
  
  
  
  34. int main() { 
    35. 
  
  
  
  35. map m; 
    36. 
  
  
  
  36. 
  
  
  
  37. const regex r("(\\w+) (\\w+)"); 
    38. 
  
  
  
  38. 
  
  
  
  39. for (string s; getline(cin, s); ) { 
    40. 
  
  
  
  40. smatch results; 
    41. 
  
  
  
  41. if (regex_match(s, results, r)) { 
    42. 
  
  
  
  42. m[results[1]] = results[2]; 
    43. 
  
  
  
  43. } 
    44. 
  
  
  
  44. } 
    45. 
  
  
  
  45. for (auto i = m.begin(); i != m.end(); ++i) { 
    46. 
  
  
  
  46. cout << i->second << " are " << i->first << endl; 
    47. 
  
  
  
  47. } 
    48. 
  
  
  
  48. 
  
  
  
  49. return 0; 
    50. 
  
  
  
  50. }
    51.

 
在這段代碼中，我們使用auto關(guān)鍵字來代替了真正的數(shù)據(jù)類型map::iterator，這使得整個(gè)代碼自然而簡潔。另外，跟其他數(shù)據(jù)類型一樣，我們也可以對(duì)auto關(guān)鍵字進(jìn)行修飾，例如添加const，指針(*)，左值引用(&)，右值引用(&&)等等，編譯器會(huì)根據(jù)auto類型所代表的真正的數(shù)據(jù)來決定這些修飾的具體含義。為了兼容一些舊有的C++代碼，我們可以使用/Zc:auto這個(gè)編譯器選項(xiàng)，來告訴編譯器是采用auto關(guān)鍵字的原有定義還是在新標(biāo)準(zhǔn)C++中的定義。 #p#

右值引用

作為最重要的一項(xiàng)語言特性，右值引用(rvalue references)被引入到 C++中。我們可以通過操作符“&&”來聲明一個(gè)右值引用，原先在C++中使用“&”操作符聲明的引用現(xiàn)在被稱為左值引用。

 
 
 
    
  
  
  
  1. int a; 
    2. 
  
  
  
  2. int& aa_lvref = a;// 左值引用 
    3. 
  
  
  
  3. int b; 
    4. 
  
  
  
  4. int&& bb_rvref = b;// 右值應(yīng)用
    5. 
  
  
  
  5.

左值引用和右值引用的表現(xiàn)行為基本一致，它們唯一的差別就是右值引用可以綁定到一個(gè)臨時(shí)對(duì)象(右值)上，而左值引用不可以。例如：

 
 
 
    
  
  
  
  1. int& a_lvref = int();// error C2440: 'initializing' : cannot convert from 'int' to 'int &' 
    2. 
  
  
  
  2. int&& b_rvref = int();// OK!
    3. 
  
  
  
  3.

在***行代碼中，我們將一個(gè)臨時(shí)對(duì)象int()綁定到一個(gè)左值引用，將產(chǎn)生一個(gè)編譯錯(cuò)誤。而在第二行中，我們將臨時(shí)對(duì)象綁定到右值引用，就可以順利通過編譯。右值是無名的數(shù)據(jù)，例如函數(shù)的返回值一般說來就是右值。當(dāng)對(duì)右值進(jìn)行操作的時(shí)候，右值本身往往沒有必要保留，因此在某些情況下可以直接“移動(dòng)”之。通過右值引用，程序可以明確的區(qū)分出傳入的參數(shù)是否為右值，從而避免了不必要的拷貝，程序的效率也就得到了提高。我們考慮一個(gè)簡單的數(shù)據(jù)交換的小程序，從中來體會(huì)右值引用所帶來的效率提升。我們可以寫一個(gè)函數(shù)swap來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)變量值的交換：

 
 
 
    
  
  
  
  1. template  swap(T& a, T& b)  
    2. 
  
  
  
  2. {  
    3. 
  
  
  
  3. T tmp(a); // tmp對(duì)象創(chuàng)建后，我們就擁有了a的兩份拷貝  
    4. 
  
  
  
  4. a = b;// 現(xiàn)在我們擁有b的兩份拷貝  
    5. 
  
  
  
  5. b = tmp;// 現(xiàn)在我們擁有a的兩份拷貝  
    6. 
  
  
  
  6. }
    7.

在這段代碼中，雖然我們只是為了進(jìn)行簡單的數(shù)據(jù)交換，但是卻執(zhí)行了多次對(duì)象拷貝。這些對(duì)象的拷貝操作，特別是當(dāng)這些對(duì)象比較大的時(shí)候，無疑會(huì)影響程序的效率。那么，如果使用右值引用如何實(shí)現(xiàn)呢？

 
 
 
    
  
  
  
  1. #include "stdafx.h"  
    2. 
  
  
  
  2. 
  
  
  
  3. template 
    4. 
  
  
  
  4. T&& move(T&& a)  
    5. 
  
  
  
  5. {  
    6. 
  
  
  
  6. return a;  
    7. 
  
  
  
  7. }  
    8. 
  
  
  
  8. 
  
  
  
  9. template  void swap(T& a, T& b)  
    10. 
  
  
  
  10. {  
    11. 
  
  
  
  11. T tmp(move(a)); // 對(duì)象a被移動(dòng)到對(duì)象tmp，a被清空  
    12. 
  
  
  
  12. a = move(b);// 對(duì)象b被移動(dòng)到對(duì)象a，b被清空  
    13. 
  
  
  
  13. b = move(tmp);// 對(duì)象tmp被移動(dòng)到對(duì)象b  
    14. 
  
  
  
  14. }  
    15. 
  
  
  
  15. 
  
  
  
  16. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
    17. 
  
  
  
  17. {  
    18. 
  
  
  
  18. int a = 1;  
    19. 
  
  
  
  19. int b = 2;  
    20. 
  
  
  
  20. swap(a, b);  
    21. 
  
  
  
  21. 
  
  
  
  22.  return 0;  
    23. 
  
  
  
  23. } 
    24. 
  
  
  
  24. #include "stdafx.h" 
    25. 
  
  
  
  25. 
  
  
  
  26. template   
    27. 
  
  
  
  27. T&& move(T&& a) 
    28. 
  
  
  
  28. { 
    29. 
  
  
  
  29. return a; 
    30. 
  
  
  
  30. } 
    31. 
  
  
  
  31. 
  
  
  
  32. template  void swap(T& a, T& b) 
    33. 
  
  
  
  33. { 
    34. 
  
  
  
  34. T tmp(move(a)); // 對(duì)象a被移動(dòng)到對(duì)象tmp，a被清空 
    35. 
  
  
  
  35. a = move(b);// 對(duì)象b被移動(dòng)到對(duì)象a，b被清空 
    36. 
  
  
  
  36. b = move(tmp);// 對(duì)象tmp被移動(dòng)到對(duì)象b 
    37. 
  
  
  
  37. } 
    38. 
  
  
  
  38. 
  
  
  
  39. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) 
    40. 
  
  
  
  40. { 
    41. 
  
  
  
  41. int a = 1; 
    42. 
  
  
  
  42. int b = 2; 
    43. 
  
  
  
  43. swap(a, b); 
    44. 
  
  
  
  44. 
  
  
  
  45.  return 0; 
    46. 
  
  
  
  46. }
    47.

 
在這段重新實(shí)現(xiàn)的代碼中，我們使用了一個(gè)move()函數(shù)來代替對(duì)象的賦值操作符“=”，move()只是簡單地接受一個(gè)右值引用或者左值引用作為參數(shù)，然后直接返回相應(yīng)對(duì)象的右值引用。這一過程不會(huì)產(chǎn)生拷貝(Copy)操作，而只會(huì)將源對(duì)象移動(dòng)(Move)到目標(biāo)對(duì)象。

正是拷貝(Copy)和移動(dòng)(Move)的差別，使得右值引用成為C++0x中最激動(dòng)人心的新特性之一。從實(shí)踐角度講，它能夠***是解決C++中長久以來為人所詬病的臨時(shí)對(duì)象的效率問題。從語言本身講，它健全了C++中的引用類型在左值右值方面的缺陷。從庫設(shè)計(jì)者的角度講，它給庫設(shè)計(jì)者又帶來了一把利器。而對(duì)于廣大的庫使用者而言，不動(dòng)一兵一卒便能夠獲得“免費(fèi)的”效率提升，在Visual Studio 2010中，因?yàn)橛辛藢?duì)這些C++新特性的支持，重新點(diǎn)燃了程序員們對(duì)C++的熱情。


文章標(biāo)題：VisualStudio2010中C++的四大變化
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