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

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());

2. 括号初始化列表 std::initializer_list ref

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 a_int_vector = {1, 2, 3, 4};
a_int_vector.add({1, 2, 3, 4});

3. 代理构造函数

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) { }
}

4. 字符串字面量增强

  • 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"()"; // 注意:连引号都不需要转义,C#弱爆了

5. 用户定义字面量 ref

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

6. 右值引用和move语义

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。

7. 强类型枚举

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;
}

8. 可变参数模版和参数打包

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

9. constexpr ref

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

10. 新关键字

  • 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const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

11. 标准库中的新东西

std::tuple 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 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 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

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