C++11标准库新加功能详解

 

一、Lambda表达式的引进

Lambda表达式的形式是这样的：

[capture](parameters)->return-type{body}

来看个计数某个字符序列中有几个大写字母的例子：

1. intmain()

2. {

3. chars[]="HelloWorld!";

4. intUppercase=0;//modifiedbythelambda

5. for_each(s,s+sizeof(s),[&Uppercase](charc){

6. if(isupper(c))

7. Uppercase++;

8. });

9. cout<<Uppercase<<"uppercaselettersin:"<<s<<endl;

10. }

其中[&Uppercase]中的 &的意义是 lambda函数体要获取一个 Uppercase引用，以便能够改变它的值，如果没有 &，那就 Uppercase将以传值的形式传递过去。

二、自动类型推导和decltype

在 C++03中，声明对象的同时必须指明其类型，其实大多数情况下，声明对象的同时也会包括一个初始值，C++11在这种情况下就能够让你声明对象时不再指定类型了：

1. autox=0;//0是int类型，所以x也是int类型

2. autoc='a';//char

3. autod=0.5;//double

4. autonational_debt=14400000000000LL;//longlong

这个特性在对象的类型很大很长的时候很有用，如：

1. voidfunc(constvector<int>&vi)

2. {

3. vector<int>::const_iteratorci=vi.begin();

4. }

那个迭代器可以声明为：

1. autoci=vi.begin();

C++11也提供了从对象或表达式中“俘获”类型的机制，新的操作符decltype可以从一个表达式中“俘获”其结果的类型并“返回”：

1. constvector<int>vi;

2. typedefdecltype(vi.begin())CIT;

3. CITanother_const_iterator;

三、统一的初始化语法

C++最少有 4种不同的初始化形式，如括号内初始化，见：

1. std::strings("hello");

2. intm=int();//defaultinitialization

还有等号形式的：

1. std::strings="hello";

2. intx=5;

对于 POD集合，又可以用大括号：

1. intarr[4]={0,1,2,3};

2. structtmtoday={0};

最后还有构造函数的成员初始化：

1. structS{

2. intx;

3. S():x(0){}};

这么多初始化形式，不仅菜鸟会搞得很头大，高手也吃不消。更惨的是 C++03中居然不能初始化POD数组的类成员，也不能在使用 new[]的时候初始 POD数组！C++11就用大括号一统天下了：

1. classC

2. {

3. inta;

4. intb;

5. public:

6. C(inti,intj);

7. };

8. Cc{0,0};//C++11only.相当于Cc(0,0);

9. int*a=newint[3]{1,2,0};/C++11only

10. classX{

11. inta[4];

12. public:

13. X():a{1,2,3,4}{}//C++11,初始化数组成员

14. };

还有一大好事就是对于容器来说，终于可以摆脱push_back()调用了，C++11中可以直观地初始化容器了：

1. //C++11containerinitializer

2. vectorvs<string>={"first","second","third"};

3. mapsingers=

4. {{"LadyGaga","+1(212)555-7890"},

5. {"BeyonceKnowles","+1(212)555-0987"}};

而类中的数据成员初始化也得到了支持：

1. classC

2. {

3. inta=7;//C++11only

4. public:

5. C();

6. };

四．deleted函数和 defaulted函数

像以下形式的函数：

1. structA

2. {

3. A()=default;//C++11

4. virtual~A()=default;//C++11

5. };

叫做 defaulted函数，=default;指示编译器生成该函数的默认实现。这有两个好处：一是让程序员轻松了，少敲键盘，二是有更好的性能。

与 defaulted函数相对的就是 deleted函数：

1. intfunc()=delete;

这货有一大用途就是实现 noncopyabe防止对象拷贝，要想禁止拷贝，用 =deleted声明一下两个关键的成员函数就可以了：

structNoCopy

{

NoCopy&operator=(constNoCopy&)=delete;

NoCopy(constNoCopy&)=delete;

};

NoCopya;

NoCopyb(a);//编译错误，拷贝构造函数是deleted函数

nullptr

nullptr是一个新的 C++关键字，它是空指针常量，它是用来替代高风险的 NULL宏和 0字面量的。nullptr是强类型的：

voidf(int);//#1

voidf(char*);//#2

//C++03

f(0);//调用的是哪个f?

//C++11

f(nullptr)//毫无疑问，调用的是#2

所有跟指针有关的地方都可以用nullptr，包括函数指针和成员指针：

constchar*pc=str.c_str();//datapointers

if(pc!=nullptr)

cout<<pc<<endl;

int(A::*pmf)()=nullptr;//指向成员函数的指针

void(*pmf)()=nullptr;//指向函数的指针

委托构造函数

C++11中构造函数可以调用同一个类的另一个构造函数：

classM//C++11delegatingconstructors

{

intx,y;

char*p;

public:

M(intv):x(v),y(0),p(newchar[MAX]){}//#1target

M():M(0){cout<<"delegatingctor"<<end;}//#2delegating

#2就是所谓的委托构造函数，调用了真正的构造函数 #1。

右值引用

在 C++03中的引用类型是只绑定左值的，C++11引用一个新的引用类型叫右值引用类型，它是绑定到右值的，如临时对象或字面量。

增加右值引用的主要原因是为了实现 move语义。与传统的拷贝不同，move的意思是目标对象“窃取”原对象的资源，并将源置于“空”状态。当拷贝一个对象时，其实代价昂贵且无必要，move操作就可以替代它。如在 string交换的时候，使用 move意义就有巨大的性能提升，如原方案是这样的：

voidnaiveswap(string&a,string&b)

{

stringtemp=a;

a=b;

b=temp;

}

这种方案很傻很天真，很慢，因为需要申请内存，然后拷贝字符，而 move就只需要交换两个数据成员，无须申请、释放内存和拷贝字符数组：

voidmoveswapstr(string&empty,string&filled)

{

//pseudocode,butyougettheidea

size_tsz=empty.size();

constchar*p=empty.data();

//movefilled'sresourcestoempty

empty.setsize(filled.size());

empty.setdata(filled.data());

//filledbecomesempty

filled.setsize(sz);

filled.setdata(p);

}

要实现支持 move的类，需要声明 move构造函数和 move赋值操作符，如下：

classMovable

{

Movable(Movable&&);//moveconstructor

Movable&&operator=(Movable&&);//moveassignmentoperator

};

C++11的标准库广泛使用 move语义，很多算法和容器都已经使用 move语义优化过了。

C++11的标准库

除TR1包含的新容器（unordered_set,unordered_map, unordered_multiset,和unordered_multimap），还有一些新的库，如正则表达式，tuple，函数对象封装器等。下面介绍一些 C++11 的标准库新特性：

线程库

从程序员的角度来看，C++11最重要的特性就是并发了。C++11提供了 thread类，也提供了 promise和 future用以并发环境中的同步，用 async()函数模板执行并发任务，和 thread_local存储声明为特定线程独占的数据，这里（http://www.devx.com/SpecialReports/Article/38883）有一个简单的 C++11线程库教程（英文）。

新的智能指针类

C++98定义的唯一的智能指针类auto_ptr已经被弃用，C++11引入了新的智能针对类shared_ptr和unique_ptr。它们都是标准库的其它组件兼容，可以安全地把智能指针存入标准容器，也可以安全地用标准算法“倒腾”它们。

新的算法

主要是 all_of()、any_of()和 none_of()，下面是例子：

#include<algorithm>

//C++11code

//arealloftheelementspositive?

all_of(first,first+n,ispositive());//false

//isthereatleastonepositiveelement?

any_of(first,first+n,ispositive());//true

//arenoneoftheelementspositive?

none_of(first,first+n,ispositive());//false

还有一个新的 copy_n：

#include<algorithm>

intsource[5]={0,12,34,50,80};

inttarget[5];

//从source拷贝5个元素到target

copy_n(source,5,target);

iota()算法可以用来创建递增序列，它先把初值赋值给 *first，然后用前置 ++ 操作符增长初值并赋值到给下一个迭代器指向的元素，如下：

#include<numeric>

inta[5]={0};

charc[3]={0};

iota(a,a+5,10);//changesato{10,11,12,13,14}

iota(c,c+3,'a');//{'a','b','c'}

到现在为至，C++11仍然缺少一些很有用的库如XML API，socket，GUI、反射——以及自动垃圾收集。然而现有特性已经让 C++ 更安全、高效（是的，效率更高了，可以参见 google的基准测试结果：

http://www.itproportal.com/2011/06/07/googles-rates-c-most-complex-highest-performing-language/

以及更加易于学习和使用。