A Morden C++ —— C++11新特性指南

不知不觉C++1x，也就是以前的C++0x已经基本达到工业使用的成熟度了，各个编译器的实现也很完整了（LLVM Clang 4.0+, VS 2010+, gcc 4.5+）。前两天把项目里的编译选项从c++98提升到了c++1x，过程很平滑，完全向下兼容。整理了一下C++1x的新特性，有很多不错的feature，充分体现了C++的设计原则：「把语法上对程序员的限制减到最小」。

1. lambda表达式 ref

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killer feature，简单地说就是闭包、匿名函数。没有lambda的时候，实现回调需要使用仿函数Functor（一个重载了()的类），或者用一个对象指针加一个函数指针来模拟。两种方法都无法直接在使用处定义函数，语法上非常啰嗦，而且对于参数的处理也非常不灵活。lambda大大改善了这个问题。

格式：[capture] (parameter list) -> return type { function body }
// 删除集合中小于5的值
c.erase(std::remove_if(c.begin(), c.end(), [x](int n) { return n < 5; } ), c.end());

1. 括号初始化列表 std::initializer_list ref

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原来只有数组和结构体在初始化的时候才能用的{1,3,4,5}这样的字面量，现在会被转化成std::initializer_list<T>类型，这使得任意函数都可以接收这样的参数，比如标准库容器的构造函数。

vector<int> a_int_vector = {1, 2, 3, 4};
a_int_vector.add({1, 2, 3, 4});

1. 代理构造函数

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简单说就是构造函数可以互相调用，原来如果多个构造函数有很多相同逻辑只能挪到一个init方法里。现在可以如此实现：

class Point {
private: int _x, _y;
public:
    Point() { Point(0, 0) }
    Point(int x) { Point(x, 0); }
    Point(int x, int y) _x(x), _y(y) { }
}

1. 字符串字面量增强

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• unicode string
• raw string literals （回想起以前在c++代码里嵌入javascript的经历，泪流满面）

u8"This is a Unicode Character: \u2018."
u"This is a bigger Unicode Character: \u2018."
U"This is a Unicode Character: \U00002018."
string path = R"(C:\Program Files\A B\a.exe)";
string html = R"(<a href="http://a.com/"></a>)"; // 注意：连引号都不需要转义，C#弱爆了

1. 用户定义字面量 ref

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一个带来无限想像的特性

inline constexpr long double operator "" _deg (long double deg) {
      return deg*3.141592/180;
}
double x = 90.0_deg; // x = 1.570796

long double operator "" _s  (long double s) { return s; }
long double operator "" _ms (long double s) { return s * 1E3L; }
long double operator "" _us (long double s) { return s * 1E6L; }
std::cout << 1.0_s  << std::endl; // 1
std::cout << 1.0_ms << std::endl; // 1000
std::cout << 1.0_us << std::endl; // 1000000

1. 右值引用和move语义

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这个特性理解起来比较繁琐，主要的思想是通过充分利用右值（临时变量），来加速和避免不必要的对象构造，典型的应用是「完美转发」，下面的两篇文章讲的比较清楚。

• 详解C++右值引用
• C++11 标准新特性: 右值引用与转移语义

1. 强类型枚举

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这个相对比较鸡肋

// RED GREEN BLUE不会被暴露到全局namespace，并且不能被隐式转换成int
enum class Color {RED, GREEN, BLUE};  
namespace flags { // 如果是二进制标记位 不如实现成这样
    constexpr int a = 1,
                  b = 1<<1,
                  c = 1<<2;
}

1. 可变参数模版和参数打包

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典型的用途之一就是后面会提到的std::tuple，或者像下面一样实现一个log方法，这篇blog中有不错的例子和讲解。

template<typename First, typename... Other>  // ...的学名叫Parameter Pack
void log(First value, Other... remaining) {
    std::cout << value << ",";
    log(remaining);
}
template<typename T>
void log(T t) {
    std::cout << t << std::endl;
}

1. constexpr ref

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使得函数的返回值可以具有const语义。申明为constexpr的函数，如果调用的时候传入的参数是常量表达式，那么其返回值会在编译期被计算，从而也是const的（c++编译器有向操作系统发展的趋势）。

constexpr int exp(int a, int b) { 
    int x = a; 
    for (int i = 1; i < b; ++i) {
        x *= a;
    }
    return x;
}
const int a = exp(2, 10); // 1024 在编译期被计算

1. 新关键字

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• auto it=a_vector.begin(); 自动类型推导
• decltype(&myfunc) a; 声明一个和x类型相同的变量a; ref
• void func() override; 和java中的override语义类似，表示重载父类virtual方法，避免意外覆盖
• constexpr 编译期常量约定
• nullptr 类型安全的空指针，代替NULL宏，ref
• class A final 禁止类被继承，没有类似java作用在变量声明上的imutable语义
• struct alignas(16) sse_t { float sse_data[4]; } 申明对齐方式
• long long int 类型，至少64位的整型，C99里已经标准化了

1. 标准库中的新东西

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• 多线程 ref
• 正则式 ref
• 智能指针：unique_ptr, 改良的shared_ptr 和 std::weak_ptr，这篇blog解释的比较清楚
• 哈希表 std::unordered_set std::unordered_map std::unordered_multiset std::unordered_multimap
• 非成员begin/end函数： int a[100]={1,2,3}; std::sort(std::begin(a), std::end(a))
• Tuple类型：alternative for struct，非常适合需要返回多个值的函数

std::tuple<int, int, int> fun() { return std::make_tuple(1,2,3); };
int a, b, c;
std::tie(a,b,c)=fun(); // 将tuple展开到三个变量中，与PHP中的list用法非常像
std::cout << a << b << c; // 123

• 新增算法 all_of any_of none_of copy_if iota generate

std::list<int> l {1, 2, 3, 4, 5};
std::all_of (v.cbegin(), v.cend(), [](int i){ return i < 6; }); // true
std::none_of(v.cbegin(), v.cend(), [](int i){ return i > 5; }); // true
std::any_of (v.cbegin(), v.cend(), [](int i){ return i = 2; }); // true
std::iota(l.begin(), l.end(), -1); // {0, 1, 2, 3, 4}
    
std::vector<int> v(10);
std::generate(v.begin(), v.end(), std::rand)); // 随机填充

• 可扩展的随机数工具 ref：由engine、engine adapter、number generator和distibution组成

参考

• C++11 FAQ by Bjarne Stroustrup
• C++11 wiki

原文见我的blog http://mainloop.cc/2013/10/cp...