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【笔记】了解C++11的新特性

什么是C++0x?

C++0x是C++最新标准标准化过程中的曾用名，在这一系列文章中我们将介绍最新标准添加的一系列新的语言特性。在2011年9月份，C++0x正式由官方发布并命名C++11，现在很多编译器已经支持了部分C++11特性。

C++11包括大量的新特性：主要特征像lambda表达式和移动语义，实用的类型推导关键字auto，更简单的容器遍历方法，和大量使模板更容易使用的改进。这一系列教程将包含所以以上特性。

你该关注C++11吗？

很明显，C++11为C++带来了大量的新特性。C++11将修复大量缺陷和降低代码拖沓，比如lambda表达式的支持将使代码更简洁。像移动语义这种特性会提高语言内核的基础效率，使你可以写出更快的代码。对模板系统的优化可以使你更容易写出泛型的代码。

新的标准库同时也会包含新的特性，包括对多线程的支持和优化智能指针，后者将给那些还没用类似于boost::shared_ptr的人提供更简单的内存管理方法。

我已经开始使用新的C++11特性，并且非常喜欢：新的auto关键字，对模板”>>“写法的支持，lambda表达式和新的函数定义语法。

C++11是如何开发出来的？

C++11的出现，首先要感谢C++标准委员会的辛勤工作，一群来自学术界和工业界的专家，他们的多次会晤攻克难题，终于设计出了一种跨平台，被多种编译器支持，可以生成高效易维护代码的语言。而C++11新标准，就像对灵活强大的C++的一次不可思议的扩展。

C++11包括什么？

新的关键字

auto

C++11中引入auto第一种作用是为了自动类型推导

auto的自动类型推导，用于从初始化表达式中推断出变量的数据类型。通过auto的自动类型推导，可以大大简化我们的编程工作

auto实际上实在编译时对变量进行了类型推导，所以不会对程序的运行效率造成不良影响

另外，似乎auto并不会影响编译速度，因为编译时本来也要右侧推导然后判断与左侧是否匹配。

auto a; // 错误，auto是通过初始化表达式进行类型推导，如果没有初始化表达式，就无法确定a的类型
auto i = 1;
auto d = 1.0;
auto str = "Hello World";
auto ch = 'A';
auto func = less<int>();
vector<int> iv;
auto ite = iv.begin();
auto p = new foo() // 对自定义类型进行类型推导

auto不光有以上的应用，它在模板中也是大显身手，比如下例这个加工产品的例子中，如果不使用auto就必须声明Product这一模板参数：

template <typename Product, typename Creator>
void processProduct(const Creator& creator) {
    Product* val = creator.makeObject();
    // do somthing with val
}

如果使用auto，则可以这样写：

template <typename Creator>
void processProduct(const Creator& creator) {
    auto val = creator.makeObject();
    // do somthing with val
}

抛弃了麻烦的模板参数，整个代码变得更加正解了。

decltype

decltype实际上有点像auto的反函数，auto可以让你声明一个变量，而decltype则可以从一个变量或表达式中得到类型，有实例如下：

int x = 3;
decltype(x) y = x;

有人会问，decltype的实用之处在哪里呢，我们接着上边的例子继续说下去，如果上文中的加工产品的例子中我们想把产品作为返回值该怎么办呢？我们可以这样写：

template <typename Creator>
auto processProduct(const Creator& creator) -> decltype(creator.makeObject()) {
    auto val = creator.makeObject();
    // do somthing with val
}

nullptr

nullptr是为了解决原来C++中NULL的二义性问题而引进的一种新的类型，因为NULL实际上代表的是0，

void F(int a){
    cout<<a<<endl;
}
void F(int *p){
    assert(p != NULL);
    cout<< p <<endl;
}
int main(){
    int *p = nullptr;
    int *q = NULL;
    bool equal = ( p == q ); // equal的值为true，说明p和q都是空指针
    int a = nullptr; // 编译失败，nullptr不能转型为int
    F(0); // 在C++98中编译失败，有二义性；在C++11中调用F（int）
    F(nullptr);
    return 0;
}

序列for循环

在C++中for循环可以使用类似java的简化的for循环，可以用于遍历数组，容器，string以及由begin和end函数定义的序列（即有Iterator），示例代码如下：

map<string, int> m{{"a", 1}, {"b", 2}, {"c", 3}};
for (auto p : m){
    cout<<p.first<<" : "<<p.second<<endl;
}

Lambda表达式

lambda表达式类似Javascript中的闭包，它可以用于创建并定义匿名的函数对象，以简化编程工作。Lambda的语法如下：

[函数对象参数]（操作符重载函数参数）->返回值类型{函数体}

vector<int> iv{5, 4, 3, 2, 1};
int a = 2, b = 1;
for_each(iv.begin(), iv.end(), [b](int &x){cout<<(x + b)<<endl;}); // (1)
for_each(iv.begin(), iv.end(), [=](int &x){x *= (a + b);});     // (2)
for_each(iv.begin(), iv.end(), [=](int &x)->int{return x * (a + b);});// (3)

• []内的参数指的是Lambda表达式可以取得的全局变量。(1)函数中的b就是指函数可以得到在Lambda表达式外的全局变量，如果在[]中传入=的话，即是可以取得所有的外部变量，如（2）和（3）Lambda表达式
• ()内的参数是每次调用函数时传入的参数。
• ->后加上的是Lambda表达式返回值的类型，如（3）中返回了一个int类型的变量

变长参数的模板

我们在C++中都用过pair，pair可以使用make_pair构造，构造一个包含两种不同类型的数据的容器。比如，如下代码：

auto p = make_pair(1, "C++ 11");

由于在C++11中引入了变长参数模板，所以发明了新的数据类型：tuple，tuple是一个N元组，可以传入1个， 2个甚至多个不同类型的数据

auto t1 = make_tuple(1, 2.0, "C++ 11");
auto t2 = make_tuple(1, 2.0, "C++ 11", {1, 0, 2});

这样就避免了从前的pair中嵌套pair的丑陋做法，使得代码更加整洁

另一个经常见到的例子是Print函数，在C语言中printf可以传入多个参数，在C++11中，我们可以用变长参数模板实现更简洁的Print

template<typename head, typename... tail>
void Print(Head head, typename... tail) {
    cout<< head <<endl;
    Print(tail...);
}

Print中可以传入多个不同种类的参数，如下：

Print(1, 1.0, "C++11");

更加优雅的初始化方法

在引入C++11之前，只有数组能使用初始化列表，其他容器想要使用初始化列表，只能用以下方法：

int arr[3] = {1, 2, 3}
vector<int> v(arr, arr + 3);

在C++11中，我们可以使用以下语法来进行替换：

int arr[3]{1, 2, 3};
vector<int> iv{1, 2, 3};
map<int, string>{{1, "a"}, {2, "b"}};
string str{"Hello World"};

然后呢…

如果你想了解更多C++11令人兴奋的新特性，我会向你推荐这两个博客：

胡健的C++11系列博文

ToWrting的C++11系列博文

C++11的编译器支持列表

原文链接：http://my.oschina.net/wangxuanyihaha/blog/183151