c++11新特性(了解)
从C++出来到现在已经13年了。 Bjarne Stroustrup(C++的创造者)最近评价C++11:”感觉像个新的语言“。 事实上,C++11核心已经发生了很重大的变化: 1. 支持Lambda表达式( lambda expressions) 2. 对象自动类型推导(automatic type deduction of objects) 3. 统一初始化语法(uniform initialization syntax) 4. 代理构造(delegating constructors) 5. deleted 和defaulted函数声明(deleted and defaulted function declarations) 6. 空指针(nullptr) 7. 右值引用(rvalue references) 8. ... C++11的标准库也已经修订,使用了新的算法,新的容器类,原子操作,类型, 正则表达式,智能指针, async() 功能,及多线程库。 关于C++11核心和库的新特性的完整描述,请见以下网址: http://www2.research.att.com/~bs/C++0xFAQ.html 1. Lambda表达式(Lambda Expressions) Lambda表达式允许你在本地定义函数,即在调用的地方定义, 从而消除函数对象产生的许多安全风险,Lambda表达式的格式如下: [capture](parameters)->return-type {body} []里是函数调用的参数列表,表示一个Lambda表达式的开始, 让我们来看一个Lambda例子: 假 设你想计算某个字符串包含多少个大写字母,使用for_each()遍历一个char数组, 下面的Lambda表达式确定每个字母是否是大写字母,每当它 发现一个大写字母, Lambda表达式给Uppercase加1,Uppercase是定义在Lambda表达式外的一个变量: int main() { char s[]="Hello World!"; int Uppercase = 0; //modified by the lambda for_each(s, s+sizeof(s), [&Uppercase] (char c) { if (isupper(c)) Uppercase++; } ) ; // 这大括号很容易看走眼的,这代码怎么规范好呢? cout<< Uppercase<<" uppercase letters in: "<< s<<endl; } 以上例子就好像你在一个函数调用内部定义了一个新的函数。[&Uppercase]中的“&”记号 意味着Lambda主体获得一个 Uppercase的引用,以便它能修改,如果没有这个特殊记号, Uppercase将通过值传递,C++11 Lambda表达式也包括成员函数构造器。 2. 自动类型推导和声明类型(decltype) 在C++03中,在声明对象时,你必须指定对象的类型,然而,在许多情况下, 对象声明时都有初始化,C++11利用了这个优势,允许你声明对象时不指定类型: auto x=0; // x has type int because 0 is int auto c='a'; // char auto d=0.5; // double auto national_debt=14400000000000LL; //long long 自动类型推导主要用于对象类型很长很麻烦的时候,或者是对象是自动生成的 时候(使用模板时) 考虑下面迭代器的声明: void fucn(const vector<int> &vi) { vector<int>::const_iterator ci=vi.begin(); } 有了自动类型推导后,你可以这样声明: auto ci=vi.begin(); // 哈哈,省事了 关 键字auto不是什么新生事物,我们早已认识,它实际上可以追溯到前ANSI C时代, 但是,C++11改变了它的含义,auto不再指定自动存储类型对象,相反,它声明的对象 类型是根据初始化代码推断而来的,C++11删除了 auto关键字的旧有含义以避免混淆。 注意了:auto已经不再是当年的auto了! C++11提供了一个类似的机制捕捉对象或表达式的类型,新的操作符decltype需要一个 表达式,并返回它的类 型。 const vector<int> vi; typedef decltype (vi.begin()) CIT; CIT another_const_iterator; 3. 统一初始化语法(uniform initialization syntax) C++至少有4个不同的初始化符号,有些存在重叠, 括号初始化语法如下: std::string s("hello"); int m=int(); //default initialization 在某些情况下,你也可以使用“=”符号进行初始化: std::string s="hello"; int x=5; 对于POD聚合,你还可以使用大括号: int arr[4]={0,1,2,3}; struct tm today={0}; 最后,构造函数使用成员进行初始化: struct S { int x; S(): x(0) {} }; 显然,这么多种初始化方法会引起混乱,对新手来说就更痛苦了,更糟糕的是, 在C++03中,你不能初始化POD数组成员,POD数组使用new[]分配, C++11使用统一的大括号符号清理了这一混乱局面。 class C { int a; int b; public: C(int i, int j); }; C c {0,0}; //C++11 only. Equivalent to: C c(0,0); int* a = new int[3] { 1, 2, 0 }; //C++11 only class X { int a[4]; public: X() : a{1,2,3,4} {} //C++11, member array initializer }; 对于容器,你可以和一长串的push_back()调用说再见了,在C++11中, 你可以直观地初始化容器: // C++11 container initializer vector vs<string>={ "first", "second", "third"}; map singers = { {"Lady Gaga", "+1 (212) 555-7890"}, {"Beyonce Knowles", "+1 (212) 555-0987"}}; 类似地,C++11支持成员在类内初始化: class C { int a=7; //C++11 only 这和Java一样 public: C(); }; 4. 代理构造(delegating constructors) 在C++11中,构造函数可以调用类中的其它构造函数: class M //C++11 delegating constructors { int x, y; char *p; public: M(int v) : x(v), y(0), p(new char [MAX]) {} //#1 target M(): M(0) {cout<<"delegating ctor"< 构造函数#2,代理构造函数,调用目标构造函数#1。 5. deleted 和defaulted函数声明(deleted and defaulted function declarations) 一个结构体中的函数: struct A { A()=default; //C++11 virtual ~A()=default; //C++11 }; 对于被称为defaulted的函数,“=default;”部分告诉编译器为函数生成默认实现。 Defaulted函数有两个好处:比手工实现更高效,让程序员摆脱了手工定义这些函数的麻烦事。 与defaulted函数相反的是deleted函数: int func()=delete; Deleted函数对防止对象复制很有用,回想一下C++自动为类声明一个拷贝构造函数和一个赋值操作符, 要禁用拷贝,声明这两个特殊的成员函数为=delete即可: struct NoCopy { NoCopy & operator =( const NoCopy & ) = delete; NoCopy ( const NoCopy & ) = delete; }; NoCopy a; NoCopy b(a); //compilation error, copy ctor is deleted 6. 空指针(nullptr) 终于,C++有了一个指定空指针常量的关键字,nullptr取代了有错误倾向的NULL宏和0, 这两个空指针替代品已经使用很多年了,nullptr是一个强类型: void f(int); //#1 void f(char *); //#2 //C++03 f(0); //which f is called? 0可能是int,也可能是空指针,调谁? //C++11 f(nullptr) //unambiguous, calls #2 这下好了,空指针只能是nullptr。 nullptr适用于所有指针类别,包括函数指针和成员指针: const char *pc=str.c_str(); //data pointers if (pc!=nullptr) cout<<pc<<endl; int (A::*pmf)()=nullptr; //pointer to member function void (*pmf)()=nullptr; //pointer to function 7. 右值引用(rvalue references) C++03中的引用类型只能绑定左值,C++11引入了一种新的引用类型,叫做右值引用, 右值引用可以绑定右值,例如,临时对象和字符串。 增加右值 引用的主要原因是移动语义(move semantics),与传统的复制不一样, 移动意味着目标对象偷窃了源对象的资源, 留下一个状态为“空”的源对象。 在某些情况下,复制 一个对象既代价高又没有必要,这时可以用一个移动操作代替。 如果你想评估移动语义(move semantics)带来的性能收益,可以考虑字符串交换, 一个幼稚的实现如下: void naiveswap(string &a, string & b) 、 { string temp = a; a=b; b=temp; } 这样的代价很高,复制字符串必须分配原始内存,将字符从源拷贝到目标。 相反,移动字符串仅仅是交换两个数据成员,不用分配内存,拷贝char数组和删除内存: void moveswapstr(string& empty, string & filled) { //pseudo code, but you get the idea size_t sz=empty.size(); const char *p= empty.data(); //move filled's resources to empty empty.setsize(filled.size()); empty.setdata(filled.data()); //filled becomes empty filled.setsize(sz); filled.setdata(p); } 如果你实现的类支持移动,你可以像以下那样声明一个移动构造函数和一个移动赋值操作符: class Movable { Movable (Movable&&); //move constructor Movable&& operator=(Movable&&); //move assignment operator }; C++11标准库广泛的使用了移动语义,许多算法和容器都为移动做了优化。