C++11 新特性总结 [转]

发布日期：2021-05-07 15:19:27 浏览次数：21 分类：精选文章

本文共 7150 字，大约阅读时间需要 23 分钟。

C++11 新特性解析

C++11 是 C++语言的重要一次重大升级，带来了诸多有力功能和改进，极大地提升了语言的灵活性和实用性。本文将对 C++11 的新特性进行系统性介绍，涵盖从基础到高级功能的核心内容。

1. auto & decltype

C++11 引入了 auto 和 decltype 关键字，为程序员提供了更强大的类型推导能力。

auto：用于在编译器阶段推导变量类型，常用于简化代码。例如：
```
auto a = 10; // a 会被推导为 int 类型
```

decltype：用于推导表达式的类型，仅用于编译期分析，不会执行实际运算。例如：
```
int i = 1; int a = 2; decltype(i) b = 2; // b 的类型为 const int*
```

应用场景：auto 和 decltype 广泛应用于 lambda 表达式、函数模板等场景，极大提升了代码的简洁性和可读性。

2. 左值与右值

C++11 引入了对左值和右值的明确划分，为函数参数和资源管理带来革命性变化。

左值：可以取地址且具有名字的对象。

右值：无法取地址且没有名字的对象，包括纯右值和将亡值。

左值引用和 右值引用：分别用于引用左值和右值的类型。

移动语义：允许通过转移资源所有权简化内存管理。

完美转发：通过函数模板实现任意实参的转发。

返回值优化：减少临时对象的复制，提升性能。

3. 列表初始化

C++11 提供了更加灵活的对象初始化方式，支持直接在变量名后添加初始化列表。

聚合类型：支持直接使用初始化列表进行初始化，例如：

struct A { public: A(int) {} };int main() {    A a{1, 2, 3}; // 错误，A 有自定义构造函数无法使用初始化列表    A d{123};    return 0;}

规则：初始化列表只能用于聚合类型或自定义构造函数的类。例如：

struct A { A(int, int) {} };int main() {    A a(123);   // 正常    A b = 123;  // 错误    A c = { 123 };   // 正常}

std::initializer_list：用于实现任意长度的初始化列表，常用于自定义容器。

4. std::function & std::bind & lambda 表达式

C++11 引入了 std::function、std::bind 和 lambda 表达式，简化了函数调用和逻辑。

std::function：支持任意函数类型的调用，适合高层次编程。

std::bind：用于绑定函数和参数，简化代码书写。

lambda 表达式：允许在代码中定义匿名函数，提升代码灵活性。

5. 模板的改进

C++11 对模板进行了多方面改进，包括模板别名、右尖括号和默认模板参数。

模板右尖括号：支持在模板定义中使用 >> 表示模板参数。

模板别名：允许为模板定义别名，提升代码可读性。

默认模板参数：简化模板函数的调用。

6. 并发与并行

C++11 提供了强大的并发和并行支持，涵盖线程、互斥、信号和原子操作等。

std::thread：支持多线程编程。

std::mutex 和 std::lock：实现互斥和锁机制。

std::atomic：提供原子操作，确保多线程安全。

std::call_once：确保函数只在第一次调用时执行。

std::future 和 std::async：支持异步编程和非阻塞 IO。

7. 智能指针

C++11 引入了三种智能指针，提升内存管理的安全性和效率。

std::shared_ptr：支持共享指针，适合复杂的内存管理。

std::weak_ptr：弱引用，避免内存泄漏。

std::unique_ptr：独占指针，确保资源唯一性。

8. 基于范围的 for 循环

C++11 引入了基于范围的 for 循环，简化了迭代操作。

示例：

for (auto iter : vec) { // 传统 for 循环    // 假设 vec 是一个容器}for (int i : vec) { // 基于范围的 for 循环    // 逐个遍历 vec 中的元素}

9. 组合构造函数（Delegating Constructors）

允许在同一类中调用另一个构造函数，简化对象初始化。

示例：

struct A {    A() {}    A(int a) { a_ = a; }    A(int a, int b) : A(a) { b_ = b; }    A(int a, int b, int c) : A(a, b) { c_ = c; }    int a_, b_, c_;}

使用委托构造函数：

struct A {    A() {}    A(int a) { a_ = a; }    A(int a, int b) : A(a) { b_ = b; }    A(int a, int b, int c) : A(a, b) { c_ = c; }    int a_, b_, c_;}

10. 继承构造函数（Inhiting Constructors）

允许派生类直接使用基类的构造函数，简化代码编写。

示例：

struct Base {    Base() {}    Base(int a) { a_ = a; }    Base(int a, int b) : Base(a) { b_ = b; }    Base(int a, int b, int c) : Base(a, b) { c_ = c; }    int a_, b_, c_;}struct Derived : public Base {    using Base::Base; // 继承构造函数}

11. nullptr

C++11 引入了 nullptr 替代 NULL，提升代码的安全性和可读性。

示例：

void func(void *ptr) {    cout << "func ptr" << endl;}void func(int i) {    cout << "func i" << endl;}int main() {    func(NULL); // 编译错误    func(nullptr); // 输出 "func ptr"    return 0;}

12. final & override

C++11 提供了 final 和 override 关键字，提升代码的安全性和可维护性。

final：修饰类，禁止进一步派生和虚函数重载。

override：修饰派生类中的成员函数，确保函数重写基类函数。

13. default

C++11 引入了 default 关键字，用于显式声明默认构造函数。

示例：

struct A {    A() = default;    A(int i) { a = i; }    int a;}int main() {    A a; // 正常，编译通过    return 0;}

14. delete

C++11 提供了 delete 操作符，用于禁止拷贝和赋值操作。

示例：

struct A {    A() = default;    A(const A &) = delete;    A & operator=(const A &) = delete;    int a;}int main() {    A a1;   // 正常    A a2 = a1; // 错误    return 0;}

15. explicit

C++11 引入了 explicit 关键字，用于修饰构造函数，禁止隐式转换。

示例：

struct A {    explicit A(int value) { a = value; }    int a;}int main() {    A a = 1; // 错误    A aa(2); // 正常    return 0;}

16. const

const 关键字用于定义只读常量或变量，提升代码的安全性和一致性。

常量：定义不变的值，确保代码安全。

指针：确保指针不被修改。

成员函数：防止函数修改成员变量。

类对象：确保对象的成员函数不被修改。

17. constexpr

constexpr 是 C++11 新引入的关键字，用于编译时常量和常量函数。

与 const 的区别：const 表示运行时只读，constexpr 表示编译时常量。

应用场景：常数值和函数返回值。

18. enum class

C++11 引入了有作用域的枚举类型，提升代码的安全性和可维护性。

示例：

enum class AColor { kRed, kGreen, kBlue };enum class BColor { kWhite, kBlack, kYellow };int main() {    if (AColor::kRed == BColor::kWhite) { // 编译错误        cout << "red == white" << endl;    }    return 0;}

19. 非受限联合体

C++11 取消了对 POD 类型的限制，允许联合体包含非 POD 类型。

示例：

struct A {    int a;    int *b;}union U {    A a;    int b;}

20. sizeof

C++11 扩展了 sizeof 的使用范围，支持数据成员的大小查询。

示例：

struct A {    int data[10];    int a;}int main() {    A a;    cout << "size of data: " << sizeof(A::data) << endl;    return 0;}

21. static_assert

C++11 引入了 static_assert 声明，用于编译期检查条件。

示例：
```
static_assert(true, "错误信息");
```

22. 自定义字面量

C++11 提供了对字面量的定义，提升代码的灵活性和美观性。

示例：

struct mytype {    unsigned long long value;}constexpr mytype operator"" _mytype(unsigned long long n) {    return mytype{n};}mytype mm = 123_mytype;

23. thread_local

C++11 引入了 thread_local 关键字，用于定义线程本地变量。

示例：

struct A {    thread_local int count = 0;    void test(const std::string &name) {        ++count;        cout << name << ": " << count << endl;    }}int main() {    std::thread func = std::thread([this]() {        func(const std::string{"thread1"}); // 输出 thread1: 1        func(const std::string{"thread1"}); // 输出 thread1: 2    });    func.join();    std::thread func2 = std::thread([this]() {        func(const std::string{"thread2"}); // 输出 thread2: 1        func(const std::string{"thread2"}); // 输出 thread2: 2    });    func2.join();    return 0;}

24. 基础数值类型

C++11 引入了新的基础数值类型，提升数据精度和范围。

新增类型：char16_t、char32_t、intmax_t 等。

25. 随机数功能

C++11 提供了丰富的随机数分布类型，支持高级概率计算。

示例：

#include 
     
      int main() {    std::default_random_engine random(time(nullptr));    std::uniform_int_distribution
      
        dis(0, 100);    std::uniform_real_distribution
       
         disFloat(0.0, 1.0);    for (int i = 0; i < 10; ++i) {        cout << dis(random) << ' ';    }    cout << endl;    for (int i = 0; i < 10; ++i) {        cout << disFloat(random) << ' ';    }    cout << endl;    return 0;}

26. 正则表达式

C++11 提供了强大的正则表达式支持，提升文本处理能力。

示例：

#include 
     
      int main() {    std::regex word_regex("(\\w+)");    std::sregex_iterator words_begin(s.begin(), s.end(), word_regex);    std::sregex_iterator words_end;    std::cout << "Found " << std::distance(words_begin, words_end) << " words\n";    const int N = 6;    std::cout << "Words longer than " << N << " characters:\n";    for (std::sregex_iterator i = words_begin; i != words_end; ++i) {        std::smatch match = *i;        std::string match_str = match.str();        if (match_str.size() > N) {            std::cout << " " << match_str << '\n';        }    }    std::regex long_word_regex("(\\w{7,})");    std::string new_s = std::regex_replace(s, long_word_regex, "[$&]");    std::cout << new_s << '\n';    return 0;}

27. chrono

C++11 引入了 chrono 库，支持高精度时间测量和管理。

核心组件：duration、time_point、clocks。

示例：

#include 
     
      int main() {    using std::chrono::system_clock;    system_clock::time_point today = system_clock::now();    std::time_t tt = system_clock::to_time_t(today);    std::cout << "today is: " << ctime(&tt) << '\n';    return 0;}

28. 新增数据结构

C++11 引入了多个新数据结构，提升容器的性能和功能。

std::forward_list：单向链表，性能优于 std::list。

std::unordered_set 和 std::unordered_map：基于哈希表的集合和映射。

std::array：固定大小数组，避免越界。

std::tuple：多元组件类型，支持灵活数据存储。

29. 新增算法

C++11 引入了多个高效算法，提升数据处理能力。

std::all_of、std::any_of、std::none_of：数组元素检验。

std::copy_if、std::iota：数据复制和初始化。

std::minmax_element：数组极值查找。

通过以上内容可以看出，C++11 的新特性不仅提升了语言的功能性，也为程序员提供了更高效、更安全的编程方式。这些特性在现代 C++ 开发中发挥着重要作用，极大地简化了代码编写和优化了性能。

上一篇：C++14 新特性总结 [转]

下一篇：CMake常用命令介绍 [转]

发表评论

关于作者

喝酒易醉，品茶养心，人生如梦，品茶悟道，何以解忧？唯有杜康！

-- 愿君每日到此一游！