C++这七大特性

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作为一种计算机语言，C++经历了许多发展变化。

当然，这些改变并不是一蹴而就的。C++曾经缺乏活力与创新，因此很不受欢迎。

但是在C++标准委员会决定加速发展这个语言之后，形势发生了改变。

2011年起，C++一跃成为了具有活力、不断演进、广受喜爱的计算机语言。

C++蜕变后也并没有简单多少，仍是最难的编程语言之一。但是，C++确实比之前更加人性化了。

本文要讲的是的C++的一些新特性（以有8年历史的C++11为例），相信每个程序员都会对这个话题感兴趣。

注：本文略过了一些高级特性。

 

1. 关键字auto

当C++11第一次引入auto时，程序员们纷纷喜极而泣！

auto的意义是使C++编译器可以在编译时推导数据类型，这样就不用每次都要声明数据类型了。当数据类型为map<string,vector<pair<int,int>>>时尤为便捷。

 

 

 

没有initializer，就无法声明数据类型（见第五行）。这是说得通的。第五行指令并没有让编译器推导数据类型。

起初，auto的功能比较有限。在之后新版本的C++中，auto的功能越来越强大。

 

 

 

第七行和第八行中使用了括号初始化 (bracketedinitialization)，这也是C++11的新特性之一。

 

请注意使用auto时，编译器必须能够推导数据类型。

 

一个有趣的问题是：如果写下autoa = {1, 2, 3}会发生什么？这是个编译错误吗？是一个矢量吗？

 

实际上，C++11引入了std::initializer_list<type>.如果声明auto，花括号初始化列表会被当做轻量级容器。

 

最终，正如前文所言，当数据结构复杂时，编译器类型推导很有帮助：

 

 

 

别忘了检查第25行！auto [v1,v2] = itr.second纯粹是C++17的新特性。这个特性叫做结构化绑定。在旧版本C++中，程序员需要单独获取每个变量。但是结构化绑定给这一过程带来了便利。此外，如果想获得数据使用引用(reference)，只需要加上一个symbol--auto&[v1,v2] = itr.second.

 

2. Lambda表达式

C++11引入了lambda表达式，这类似于JAVAScript里的匿名函数。它们都是函数对象，没有名字，且基于简洁的语法在不同作用域上捕获变量。它们也可以被分配给变量。

如果需要在代码中进行一些小而快的操作，又不愿意为此单独写一个函数，那么Lambdas很有用。另一种常见用法是将lambdas作为比较函数。

 

 

 

以上例子可以说明很多问题。

首先，请注意花括号初始化是如何提升权重的。然后是通用的begin(),end() （这也是C++11的新增部分）。接着是作为数据比较器的lambda函数。lambda函数的参数被声明为auto（这是C++14的新增部分）。在C++14之前是不能对于函数参数使用auto 的。

 

正如现代C++的awesome库中定义的那样：

 

· []—不捕获任何对象。所以不能在lambda表达式内使用全局作用域的局部变量，只能使用参数。

· [=]— 按值捕获作用域中的局部对象（局部变量，参数）。只可使用不可修改。

· [&]—按引用捕获作用域中的局部对象（局部变量，参数）。可以被修改。例子如下。

· [this]—按值捕获this 指针。

· [a, &b]—按值捕获对象a ，按引用捕获对象b。

 

所以，如果想在lambda函数内部将数据转换为其他格式，可以利用作用域的优势来运用lambda.比如：

 

 

 

在上面这个例子中，如果在lambda表达式中按值捕获（[factor]）局部变量，则不能改变第五行的factor.原因很简单——没有权限。

最终，请注意示例中使用了val 作为引用 (reference). 这确保了lambda函数内部的任何变化都会改变vector.

 

3. if/switch内的初始化语句

C++17的这个特性十分讨喜：

 

 

 

很明显，现在可以同时在if/switch句块内进行变量初始化和条件检查。这有助于保持代码简洁精炼。通用形式为：

 

if( init-statement(x);condition(x)) {
 // do some stuff here
} else {
 // else has the scope of x
 // do some other stuff
}

 

4. 在编译时使用constexpr

constexpr 很棒！假如要评估一些表达式，且它的值一旦初始化就不会改变，那么可以预运算其值并将之作为宏。或者利用C++11提供的constexpr.

程序员倾向于尽量减少程序运行时间。所以，如果能让编译器进行一些操作并减小程序运行的压力，那么就可以缩短运行时间。

 

 

 

以上代码是constexpr的常见例子之一。既然声明斐波那契数列函数为constexpr， 那么编译器就可以在编译时预运算fib(20). 所以编译之后，可以用constlong long bigval = 2432902008176640000来替代const longlong bigval = fib(20).

 

请注意，传递参数是一个const 值。这是被声明为constexpr的函数的一个重点——传递参数应该是constexpr或const。否则这里的函数会和普通函数一样，也就是说编译时不进行预运算。

 

变量也可以是constexpr. 在这种情况下，这些变量在编译时必须可评估；否则会出现编译错误。

 

有趣的是，后来在C++17中引入了constexpr-if 和constexpr-lambda.

 

5. Tuples元组

 

与pair非常类似, tuple是各种数据类型的固定大小值的集合。

 

 

 

有时，相比于tuple，使用 std::array更方便。array类似于带有C++标准库的功能的plain C阵列。这个数据结构是C++11新增的。

 

6. 类模板参数推导

 

这个特性的名字还挺啰嗦。从C++17开始，标准类模板也可以进行模板参数推导。之前，模板参数推导只支持函数模板。结果就是：

std::pair<std::string,int> user = {"M", 25}; // previous
std::pair user = {"M", 25}; // C++17

 

这种推导是“隐性的”。这对于tuple来说就更方便了。

// previous
std::tuple<std::string, std::string, int> user ("M","Chy", 25);
// deduction in action! 
std::tuple user2("M", "Chy", 25);

 

以上这一特性对不熟悉C++模板的人来说没有太大用处。

 

7. 智能指针

 

指针有时很恐怖。由于C++语言为程序员提供了很大程度的自由，所以有时很容易搬起石头砸自己的脚。而且很多情况下，麻烦是由指针造成的。

 

幸运的是，C++11引入了智能指针，智能指针比普通指针便捷得多。它们通过适时释放内存来帮助程序员防止内存泄漏。它们还有助于代码达到异常安全等级。

C++为最新版本的计算机语言引入了许多全新的特性。如果你感兴趣，可以进行深入了解。