C++11/14/17常用特性总结

• 1. C++11
  • 1.1. nullptr常量
  • 1.2. constexpr关键字
  • 1.3. using类型别名声明
  • 1.4. auto关键字
  • 1.5. 范围for语句
  • 1.6. lambda表达式与std::bind
  • 1.7. =default/=delete
  • 1.8. 右值引用与移动语义
  • 1.9. explicit/override/final/noexcept指示符
  • 1.10. string数值转换函数
  • 1.11. std::array
  • 1.12. 无序关联容器
  • 1.13. 智能指针
  • 1.14. std::function
• 2. C++14
  • 2.1. std::make_unique()
  • 2.2. 泛型lambda/初始化捕获
  • 2.3. 更加宽松的constexpr函数
  • 2.4. 二进制字面值和数字分隔符
• 3. C++17
  • 3.1. 结构化绑定
  • 3.1. 条件分支语句初始化
  • 3.1. std::filesystem
  • 3.1. std::string_view
  • 3.1. std::optional
  • 3.1. std::any
  • 3.1. std::variant
• 参考资料

1. C++11

1.1. nullptr常量

• 说明：nullptr是nullptr_t类型的字面值，代表空指针，它可以被转换成任一其他的指针类型
• 对比:
  1. 指针初始化为空指针：

      int* p1 = 0;        // C++98
      int* p2 = NULL;     // C++98
      int* p3 = nullptr;  // C++11
  

  2. 函数调用:

      void F(int);
      void F(void*);
  
      void Func() {
          F(0);           // 调用void F(int)
          F(NULL);        // 可能调用void F(int),取决于NULL的宏定义值
          F(nullptr);     // 调用void F(void*)
      }
  

• 建议:优先选用nullptr, 而非0或NULL

1.2. constexpr关键字

• 说明:
  1. 算术类型,引用,指针类型属于字面值类型
  2. constexpr用于声明变量时表示该变量是一个编译期常量,变量必须是字面值类型
  3. constexpr用于声明函数时表示该函数可以在编译期得出运算结果
  4. C++11中constexpr函数必须遵守以下约定,在C++14中有所放宽：
     1. 函数的返回类型和形参类型都必须是字面值类型
     2. 函数体只能是一条return语句,其他语句不能在运行时执行任何操作,例如空语句，类型别名声明语句等
  5. 调用constexpr函数时,如果传入的参数都是编译期常量，则函数结果将在编译期计算出来;如果传入参数有一个到多个的值编译期未知，则运作方式与普通函数无异
• 对比:
  1. constexpr与const比较：constexpr对象一定是const对象,反之不成立

      int Add1(int a, int b);             // 普通函数
      constexpr int Add2(int a, int b);   // constexpr函数
  
      void Func() {
          const int c1 = 10;          // 编译期常量
          const int c2 = c1 + 1;      // 编译期常量
          const int c3 = Add1(1, 2);  // 运行时常量
          int x1 = 10;                // 非常量
  
          constexpr int ce1 = 10;             // 编译期常量
          constexpr int ce2 = ce1 + 1;        // 编译期常量
          // constexpr int ce3 = Add1(1, 2);  // 编译出错,Add1无法在编译期计算出结果
          constexpr int ce4 = Add2(1, ce1);   // 正确, 1和ce1都是编译期常量,Add2将在编译期计算出结果
          // constexpr int ce5 = Add2(1, x1); // 错误, x1不是编译期常量,Add2运作方式与Add1相同
  
          // 定义数组,数组维度必须是编译期常量
          int arr1[10];       // 正确
          int arr2[c1];       // 正确
          // int arr3[c3];    // 错误
          // int arr4[x1];    // 错误
          int arr5[ce1];      // 正确
      }
  

• 建议:
  1. 如果认为变量是一个编译期常量,就为变量加上constexpr声明
  2. 只要有可能，就为函数加上constexpr声明

1.3. using类型别名声明

• 说明:为某种类型定义另外一个名字, 格式: using alias = type;
• 对比:
  1. using与typedef比较:

      // 为char*定义别名
      typedef char* cstring;
      using cstring = char*;
      // 定义函数指针类型别名
      typedef void(*pFunc)(int, int);     // pFunc是函数指针类型
      using pFunc = void(*)(int, int);    // pFunc是函数指针类型
      using Func = void(int, int);        // Func是函数类型, 不是指针类型,需要注意
  

• 建议:
  1. 优先使用using进行别名声明,using声明更加直观易懂
  2. 不要使用#define定义类型别名,宏仅仅是字符串，没有类型信息

1.4. auto关键字

• 说明:
  1. 使用auto定义变量时,编译器根据初始化表达式自动推导变量类型,因此变量必须初始化
  2. 使用auto可以定义持有lambda表达式的变量
• 对比:
  1. 变量定义

      void Func() {
          // 初始化
          int x1;                 // 未初始化,存在风险
          // auto x2;             // 编译错误
          auto x3 = 4;            // x3是int类型
          auto x4 = x3;           // x4是int类型,拷贝x3的值
          auto& x5 = x3;          // x5是int&类型,指向x3
          const auto& x5 = x3;    // x6是const int&类型,指向x3
  
          // 避免类型转换
          std::vector vec = {1, 2, 3, 4};
          int count1 = vec.size();    // 发生隐式类型转换, 编译告警
          auto count2 = vec.size();   // 正确接收size()函数的返回值
  
          // 简化变量定义
          std::map int2StrMap;
          int2StrMap.insert(std::make_pair(1, "hello"));
          std::map::iterator iter1 = int2StrMap.begin();    // C++98
          auto iter2 = int2StrMap.begin();                                    // C++11
  
          // 接收lambda表达式
          std::function func = [](int a) {
              return 5 + a;
          };
          auto lambda1 = [](int a) {
              return 5 + a;
          };
      }
  

• 建议:
  1. 优先使用auto声明变量, 而非显式型别。可以简化定义,保证变量被初始化,消除型别不匹配问题
  2. 当使用大括号表达式初始化auto声明的变量时, 变量类型会被推导为std::initializer_list

1.5. 范围for语句

• 说明:
  1. 范围for语句可以用来遍历容器的所有元素,格式为:

      for (declaration : expression) {
          statement
      }
  

  2. 范围for语句用于包含能返回迭代器的begin()和end()成员的对象
• 对比:
  1. 遍历容器:

      std::vector vec = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
      // C++98
      for (std::vector::iterator iter1 = vec.begin(); iter1 != vec.end(); ++iter1) {
          std::cout << *iter;
      }
      for (int i = 0; i < vec.size(); ++i>) {
          std::cout << vec[i];
      }
      // C++11
      for (auto val : vec) {
          std::cout << val;
      }
  

• 建议:
  1. 当需要遍历整个容器而不需要元素的索引时,使用范围for语句而不是迭代器
  2. 当在范围for语句中使用auto时,内置类型的元素直接使用auto,需要修改元素时使用auto&,不需要修改元素时使用const auto&
  3. 一定不要在范围for语句中增删容器元素

1.6. lambda表达式与std::bind

• 说明:
  1. 一个lambda表达式表示一个可调用的代码块,可以理解为一个匿名函数,其格式为:

      // 捕获列表中为lambda所在函数中定义的局部变量,如果没有mutable声明,则不能修改这些捕获的变量
      // 形参列表,返回类型,函数体与其他普通函数一样
      [捕获列表](形参列表) mutable -> 返回类型 {
          函数体
      }
  

  2. lambda表达式的结构中可以忽略形参列表、返回类型和mutable声明,但必须包含捕获列表和函数体:

      void Func() {
          auto f = []{
              return 5;
          }
          // 调用lambda表达式
          std::cout << f() << std::endl;
      }
  

  3. 忽略返回类型时,如果函数体只是一个return语句,则返回类型根据表达式推导,否则返回void
  4. lambda表达式的形参列表中不能有默认参数
  5. lambda表达式的捕获列表只用于捕获函数中的局部非static变量,而局部static变量和函数之外声明的名字可以直接使用
  6. lambda捕获方式:

      void Func() {
          int x1 = 5;
          const int x2 = 10;
          // 显式值捕获
          auto lambda1 = [x1, x2](int a) {
              return x1 + x2 + a;
          };
          // 显式值捕获x1,显式引用捕获x2
          auto lambda2 = [x1, &x2](int a) {
              return x1 + x2 + a;
          };
          // 默认值捕获x1,x2
          auto lambda3 = [=](int a) {
              return x1 + x2 + a;
          };
          // 默认引用捕获x1,x2
          auto lambda4 = [&](int a) {
              return x1 + x2 + a;
          };
          // 默认值捕获x1,显式引用捕获x2
          auto lambda5 = [=, &x2](int a) {
              return x1 + x2 + a;
          };
          // 默认引用捕获x1,显式值捕获x2
          auto lambda6 = [&, x2](int a) {
              return x1 + x2 + a;
          };
      }
  

  7. lambda本质上是一个函数对象(重载了operator()的类的对象):

       int x = 10;
       auto lambda1 = [x](int a) {
           return x + a;
       };
       // 等价于
       class TempUniqueName {
       public:
           TempUniqueName(int x) : x_(x)
           {}
  
           int operator()(int a) {
               return x_ + a;
           }
       private:
           int x_;
       };
       TempUniqueName lambda1(x);
  

  8. std::bind是std::bind1st和std::bind2nd的后继特性, 它接受一个可调用对象,返回一个新的可调用对象以新的形参列表, 其格式为:

      auto newCallable = std::bind(callable, argList);
  

• 对比:
  1. lambda,函数指针,函数对象比较:

      bool IntCompare(int a, int b) {
          return a > b;
      }
  
      class IntComparator {
      public:
          bool operator()(int a,int b) {
              return a > b;
          }
      }
  
      void Func() {
          std::vector vec = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
          // 函数指针
          std::sort(vec.begin(), vec.end(), IntCompare);
          // 函数对象
          std::sort(vec.begin(), vec.end(), IntComparator());
          // lambda
          std::sort(vec.begin(), vec.end(), [](int a, int b){
              return a > b;
          });
      }
  

  2. lambda, std::bind比较:

      void F1(int a1, int a2, double b1, double b2);
      // 包装F1,使其只需传入a1和b1参数, a2和b2使用给定值
      void Func() {
          // std::bind
          auto newF1 = std::bind(F1, std::placeholders::_1, 100, std::placeholders::_2, 10.0);
          newF1(50, 20.0);    // 等价于F1(50, 100, 20.0, 10.0)
          // lambda
          auto lambdaF1 = [](int a1, double b1) {
              F1(a1, 100, b1, 10.0);
          }
          lambdaF1(50, 20.0);
      }
  

• 建议:
  1. 不要使用lambda的默认捕获方式,容易导致空悬指针问题
  2. 优先选用lambda,而不是std::bind：lambda可读性更好,表达力更强,可能运行效率也更高

1.7. =default/=delete

• 说明:
  1. 对类的特种成员函数(默认构造函数,拷贝构造函数,拷贝赋值运算符,移动构造函数,移动赋值运算符,析构函数),可以使用=default来显式的要求编译器生成合成的版本,这些合成的版本会逐成员调用其对应的特种函数, 例如合成的默认构造函数: 对于内置类型,执行默认初始化(随机值),对于类类型,调用其默认构造函数
  2. 使用=default声明的函数是隐式内联的,如果不希望是内联函数,则需要将=default声明放在类外
  3. 对于任何函数(不仅是类的特种成员函数,虽然通常用于这些函数上)可以使用=delete要求编译器不定义这个函数,=delete声明必须出现在函数第一次声明的时候
  4. 如果类的析构函数被声明=delete,那么编译器将不允许创建该类型的变量或临时对象,因为无法销毁该类的成员
• 对比:

      // = default
      class DefaultMember {
      public:
          DefaultMember() = default;                      // 合成默认构造函数, 隐式内联
          DefaultMember(const DefaultMember&);            // 合成拷贝构造函数, 非内联
          DefaultMember& operator=(const DefaultMember&); // 合成拷贝赋值运算符,非内联
          ~DefaultMember() = default;                     // 合成析构函数, 隐式内联
      };
      DefaultMember::DefaultMember(const DefaultMember&) = default;
      DefaultMember& DefaultMember::operator=(const DefaultMember&) = default;
  
      // = delete
      // C++98
      class NonCopyable1 {
          // 声明为private成员函数,不定义这些函数,无法访问,因此阻止了拷贝
          NonCopyable1(const NonCopyable1&);
          NonCopyable1& operator=(const NonCopyable1&);
      public:
          NonCopyable1();
          ~NonCopyable1();
      };
      // C++11
      class NonCopyable2 {
      public:
          NonCopyable2();
          ~NonCopyable2();
          // 删除的拷贝构造和拷贝赋值运算符
          NonCopyable2(const NonCopyable2&) = delete;
          NonCopyable2& operator=(const NonCopyable2&) = delete;
      };
  

• 建议:
  1. 对于类的特种成员函数,如果希望使用编译器合成的版本,则使用=default显式声明这些函数
  2. 对于希望阻止拷贝的类应该使用=delete声明拷贝构造函数和拷贝赋值运算符,而不是将其声明为private成员

1.8. 右值引用与移动语义

• 说明:
  1. 左值和右值：
     1. 左值：变量(包括形参,右值引用),函数,返回左值引用的函数调用,内建赋值表达式,前置自增自减表达式,指针解引用表达式,内建下标表达式,字符串字面量,强转为左值引用类型的表达式
     2. 右值：字面量(字符串字面量除外),返回非引用的函数调用,后置自增自减表达式,内建的算术表达式、逻辑表达式、比较表达式,取地址表达式,强转为非引用类型的表达式,枚举项,lambda表达式
  2. 右值引用就是必须绑定到右值的引用,使用&&表示, 右值引用不能绑定到一个左值上：

      int i = 42;
      int& r = i;             // r是左值引用
      // int&& rr = i;        // 错误, 右值引用不能绑定到左值
      // int& r2 = i * 42;    // 错误, i * 42是一个右值
      const int& r3 = i * 42; // 可以将const左值引用绑定到右值
      int&& rr2 = i * 42;     // rr2是右值引用
      // int&& rr3 = rr2;     // 错误, rr2也是左值
  

  3. 可以使用标准库函数std::move将一个左值转换成右值引用,当使用std::move后这个左值只能被赋值或销毁,而不能直接使用它：

      // 将左值i转换到右值,此后i可以被赋值,也可以直接销毁,在赋予i新值之前不能使用i的值
      int&& rr4 = std::move(i);
  

  4. 移动构造函数/移动赋值运算符:类的这两个特种成员函数的形参是该类对象的右值引用,在函数体中要完成资源的移动,同时还要确保移后对象处于这样一个状态-销毁它是无害的,一旦移动完成,源对象必须不再指向被移动的资源。这两个函数只进行资源的移动,而不进行资源分配,不会抛出异常,因此需要加上noexcept标识符,否则移动操作不会触发，编译器会转而调用拷贝操作：

      class Moveable {
          static constexpr int ARRAY_SIZE = 10;
      public:
          Moveable(int length = ARRAY_SIZE) : data_(new int[length]), len_(length)
          {}
          ~Moveable() {
              Free();
          }
          // 拷贝控制
          Moveable(const Moveable& other) : data_(new int[other.len_]), len_(other.len_) {
              for (int i = 0; i < len_; ++i) {
                  data_[i] = other.data_[i];
              }
          }
          Moveable& operator=(const Moveable& other) {
              // copy and swap,能正确处理自赋值
              Moveable tmp(other);
              std::swap(data_, tmp.data_);
              std::swap(len_, tmp.len_);
              return *this;
          }
          // 移动控制
          Moveable(Moveable&& other) noexcept : data_(other.data_), len_(other.len_) {
              other.data_ = nullptr;
              other.len_ = 0;
          }
          Moveable& operator=(Moveable&& other) noexcept {
              // copy and swap,能正确处理自赋值
              Moveable tmp(std::move(other));
              std::swap(data_, tmp.data_);
              std::swap(len_, tmp.len_);
              return *this;
          }
          // 对于拷贝赋值运算符和移动赋值运算符,有一种简洁的实现方法
          // 形参为Moveable类型,对左值调用拷贝构造,对右值调用移动构造
          Moveable& operator=(Moveable other) {
              std::swap(data_, other.data_);
              std::swap(len_, other.len_);
              return *this;
          }
  
      private:
          void Free() {
              if (data_) {
                  delete[] data_;
              }
          }
  
      private:
          int* data_;
          int len_;
      };
  

  5. 拷贝左值,移动右值,如果没有移动控制函数,那么对右值也将进行拷贝操作
• 对比:
• 建议:
  1. 对于使用std::move处理过的左值不要再使用其值
  2. 移动操作不是提高性能的灵药,应该假定移动操作不存在,成本高,未使用

1.9. explicit/override/final/noexcept指示符

• 说明:

  1. 当类的构造函数只接受一个参数时,实际上定义了一种由该参数转换为该类类型的隐式转换规则,使用explicit可以抑制这种转换的发生：

      class ImplicitConvertable {
      public:
          ImplicitConvertable(const std::string&);
      };
  
      class ExplicitConvertable {
      public:
          explicit ExplicitConvertable(const std::string&);
      };
  
      void F1(const ImplicitConvertable& obj);
      void F2(const ExplicitConvertable& obj);
  
      void Func() {
          std::string str = "hello";
          F1(str);            // 正确,从str隐式构造一个ImplicitConvertable对象传入F1
          // F1("hello")      // 错误,编译器只会自动进行一步类型转换,这里需要两步转换
          F1(ImplicitConvertable(str));   //正确
  
          // F2(str);         // 错误,explicit抑制了隐式转换
          F2(ExplicitConvertable(str));    // 正确,只能显式构造ExplicitConvertable对象
      }
  

  2. 在继承体系中,可以使用override来显式说明意在重写基类中的虚函数:

      class Base {
      public:
          virtual void F1();      // 虚函数第一次出现的地方添加virtual关键字
          virtual void F2(int);
      };
  
      class Derived : public Base {
      public:
          void F1() override;     // 正确,重写基类虚函数void F1();
          // void F2() override;     // 错误,基类没有void F2()的虚函数
          // void F3() override;     // 错误,基类没有void F3()的虚函数
          virtual void F4();      // 正确, 派生类定义自己的虚函数
  
      };
  

  3. 使用final来阻止类被继承:

      class NoDerived final {};   // NoDerived不能被继承
      
      // class D : public NoDerived {};   // 错误, 不能从NoDerived继承
  

  4. 使用noexcept来制定一个函数不会抛出异常,这种函数可以简化调用处的代码,编译器也可以对该函数进行特殊优化.如果函数违反了异常说明而抛出了异常,那么程序将直接调用std::terminate结束程序:

      void Func() noexcept;   // 承诺Func不抛出异常
  

• 对比:

• 建议:

  1. 为类的单参数构造函数加上explicit指示符,可以防止隐式转换发生
  2. 在派生类中为想要改写的基类虚函数加上override指示符
  3. 为不想被继承的类加上final指示符
  4. 只要函数不抛出异常,就为其加上noexcept知识符

1.10. string数值转换函数

• 说明:
  C++11中引入了一组用于数值和字符串之间相互转换的函数
• 对比:
  1. 与C标准库字符串转换函数比较:

      // C库
      int atoi (const char * str);            // str转换到int
      long int atol ( const char * str );     // str转换到long
      double atof (const char* str);          // str转换到double
  
      // C++
      std::string to_string (val);        // val转换到字符串, val可以是任何算数类型
      int stoi (const string&  str, size_t* idx = 0, int base = 10);  // str 转换到int
      long stol (const string&  str, size_t* idx = 0, int base = 10); // str 转换到long
      float stof (const string&  str, size_t* idx = 0);               // str 转换到float
      double stod (const string&  str, size_t* idx = 0);              // str 转换到double
  

• 建议: 使用C++风格的转换函数

1.11. std::array

• 说明:
  1. std::array与数组一样拥有固定大小,并且大小需要在编译期给定
  2. std::array不会像数组一样作为参数传递时退化为指针
• 对比:

      void Func {
          // 内置数组
          int arr1[10] = {0};
          for (auto val : arr1) {
              std::cout << val;
          }
          for (int i = 0; i < 10; ++i>) {
              std::cout << arr1[i];
          }
          // std::array
          std::array arr2;
          arr2.fill(0);
          std::cout << arr2.front();
          std::cout << arr2.back();
          for (auto val : arr2) {
              std::cout << val;
          }
          for (int i = 0; i < arr2.size(); ++i>) {
              std::cout << arr2.at(i);
          }
      }
  

• 建议:
  1. 如果需要固定大小的数组,那么应该使用std::array而不是内置数组, 因为std::array类型安全,提供了丰富的接口,性能与内置数组相同

1.12. 无序关联容器

• 说明:
  1. C++11定义了4个无序关联容器:unordered_map, unordered_set, unordered_multimap, unordered_multiset, 分别与有序关联容器:map, set, multimap, multiset对应
  2. 无序关联容器底层使用hash表实现, 因此不能假定容器中元素的排列顺序;有序关联容器底层使用红黑树实现,所有元素按照键值大小排列,遵循严格弱序准则
  3. 对于自定义类型,如果需要放入无序关联容器内时,需要给定该类型的hash计算方式和判等准则;需要放入有序关联容器时，只需要给定符合严格弱序的比较准则
  4. 无序关联容器的插入,查找,删除操作时间复杂度为O(1);有序关联容器的插入,查找,删除操作时间复杂度为O(lg(n))
• 对比:

      // 自定义类型
      class Data {
      public:
          int Val();
          const std::string& Str();
      private:
          int val_;
          std::string str_;
      };
      // 比较准则,用于有序关联容器
      struct DataCompare {
          bool operator()(const Data& l, const Data& r) const {
              return l.Val() < r.Val() ||((l.Val() == r.Val()) && l.Str() < r.Str());
          }
      };
      // hash函数,用于无序关联容器
      struct DataHash {
          size_t operator()(const Data& data) const {
              return std::hash()(data.Val()) ^ std::hash()(data.Str());
          }
      };
      // 判等准则,用于无序关联容器
      struct DataEqual {
          bool operator()(const Data& l, const Data& r) const {
              return (l.Val() == r.Val()) && (l.Str() == r.Str());
          }
      };
  
      void Func() {
          std::set orderedDataSet;
  
          std::unordered_set unorderedDataSet;
      }
  

• 建议:
  1. 如果元素的顺序不重要,优先使用无序关联容器

1.13. 智能指针

• 说明:
  1. C++11提供了两种智能指针:std::shared_ptr和std::unique_ptr; 一种伴随类:std::weak_ptr, 只能配合std::shared_ptr使用
  2. std::shared_ptr提供了共享所有权语义,可以拷贝赋值多次,并且是线程安全的,当指向资源的最后一个shared_ptr销毁时,资源被释放
  3. std::unique_ptr提供了独占所有权语义,同一时刻，只能有一个unique_ptr对象指向资源,unique_ptr不可拷贝赋值,只能移动
  4. std::weak_ptr是一种弱引用, 指向shared_ptr管理的资源,但不拥有所有权,每次使用前需要检查资源是否有效
  5. std::shared_ptr的对象大小是固定的, std::unique_ptr的对象大小是不定的
• 对比:

      // 自定义类型
      struct Data {
          Data() : val(0), str()
          {}
  
          Data(int v, const std::string& s) : val(v), str(s)
          {}
  
          int val;
          std::string str;
      }
  
      void Func() {
          // std::uniqu_ptr
          std::uniqu_ptr up1;       // 空指针
          std::uniqu_ptr up2(new Data());   // 持有一个指向默认构造的Data对象的指针
          std::uniqu_ptr up3 = std::make_unique();// C++14,持有一个指向默认构造的Data对象的指针
          auto up4 = std::make_unique(1, "hello"); // C++14, 持有一个指向Data(1,"hello")对象的指针
          // auto up5 = up2   // 错误, unique_ptr不可拷贝
          auto up6 = std::move(up2);  // 正确,unique_ptr可移动,资源所有权转移到up6, up2变成空指针
  
          // std::shared_ptr与std::weak_ptr
          std::shared_ptr sp1;       // 空指针
          std::shared_ptr sp2(new Data());   // 持有一个指向默认构造的Data对象的指针
          std::shared_ptr sp3 = std::make_shared();// 持有一个指向默认构造的Data对象的指针
          auto sp4 = std::make_shared(1, "hello"); // 持有一个指向Data(1,"hello")对象的指针
          auto sp5 = sp2;     // 正确, shared_ptr可拷贝
          // auto sp6 = up3;  // 错误, 不能从unique_ptr拷贝资源
          auto sp7 = std::move(up3);  // 正确, 从unique_ptr移动资源
          std::weak_ptr wp1;    // 空指针
          std::weak_ptr wp2(sp2);    // 持有指向sp3所持资源的弱引用
          if (!wp2.expired()) {       // 判断与wp2关联的share_ptr是否已失效
              auto sp8 = wp2.lock();//若expired()为true, lock()返回空的shared_ptr,否则返回有效的shared_ptr
          }
          std::shared_ptr sp9(wp2); // 从weak_ptr构造shared_ptr, 如果若expired()为true则抛出异常
      }
  

• 建议:
  1. 不要使用std::auto_ptr
  2. 优先使用std::unique_ptr, 因为unique_ptr有与原始指针相同的性能
  3. 优先使用std::make_unique()(C++14)和std::make_shared(), 因为只进行一次内存分配,内存占用更小,性能更好
  4. 使用std::weak_ptr来替代可能空悬的std::shared_ptr
  5. 使用std::weak_ptr来解决std::shared_ptr可能导致的指针环路

1.14. std::function

• 说明:
  1. 可调用对象的概念: 函数,函数指针,函数对象,lambda表达式统称为可调用对象
  2. std::function内部可以保存一个可调用对象的副本,std::function对象本身也是可调用对象,调用std::function对象相当于调用其内部持有的可调用对象
• 对比:

      // C++98, 一般只能通过函数指针传递可调用对象
      typedef int(*pAddFunc)(int, int);
  
      int Add(int a, int b) {
          return a + b;
      }
  
      void Invoke1(pAddFunc fn) {
          int val = fn(2, 3);
          std::cout << val;
      }
  
      void Func1() {
          Invoke1(Add);
      }
  
      // C++11
      using AddFunc = std::function;
  
      struct Adder {
          int operator()(int a, int b) {
              return a + b;
          }
      };
  
      void Invoke2(AddFunc fn) {
          int val = fn(2, 3);
          std::cout << val;
      }
  
      void Func2() {
          Invoke2(Add);
          Invoke2(Adder());
          Invoke2([](int a, int b) {
              return a + b;
          });
      }
  

• 建议: 需要回调函数时,使用std::function接收可调用对象,而不是函数指针,可以简化调用逻辑

2. C++14

2.1. std::make_unique()

• 说明:
  1. std::make_unique()在C++14中加入标准库,原因是在C++11时标准委员会忘记了~~~
  2. 使用方法见1.13
• 对比:
• 建议: 优先使用std::make_unique(),而非显式分配资源

2.2. 泛型lambda/初始化捕获

• 说明:
  1. C++14中允许在lambda的形参列表中使用auto来接受任意类型的参数:

      // 可以接受任意类型的参数,只要该类型支持+运算
      void Func() {
          auto lambda1 = [](const auto& a, const auto& b) {
              return a + b;
          };
      }
  

  2. C++14中允许在lambda的捕获列表中使用初始化捕获的方式来捕获局部变量:

      void Func() {
          int num = 10;
          // 以初始化捕获的方式捕获局部变量num到val中
          // 需要注意: = 两侧是两个作用域, 左侧为lambda的作用域,右侧为函数的作用域
          auto lambda2 = [val = num](int a) {
              return val + a;
          };
      }
  

• 对比:
  1. 泛型lambda:

      void Func() {
          // C++11, 有多少种类型,就需要定义多少种lambda
          std::vector intVec = {1, 2, 3, 4, 5};
          auto lambda1 = [](int a) {
              std::cout << a;
          };
          std::for_each(intVec.begin(), intVec.end(), lambda1);
  
          std::vector doubleVec = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
          auto lambda2 = [](double a) {
              std::cout << a;
          };
          std::for_each(doubleVec.begin(), doubleVec.end(), lambda2);
  
          std::vector strVec = {"hello, ", "zhong ", "dian ", "xing ", "fa"};
          auto lambda3 = [](std::string a) {
              std::cout << a;
          };
          std::for_each(strVec.begin(), strVec.end(), lambda3);
  
          // C++14, 只需要定义一个泛型lambda
          auto lambda4 = [](auto a) {
              std::cout << a;
          }
          std::for_each(intVec.begin(), intVec.end(), lambda4);
          std::for_each(doubleVec.begin(), doubleVec.end(), lambda4);
          std::for_each(strVec.begin(), strVec.end(), lambda4);
      }
  

  2. 初始化捕获:

      void Func() {
          // 在lambda中捕获一个只可移对象
          std::unique_ptr up1 = std::make_unique(5);
  
          // C++11, 十分麻烦
  
          // C++14, 使用初始化捕获将up1移入lambda中
          auto lambda1 = [up2 = std::move(up1)]() {
              std::cout << *up2;
          };
      }
  

• 建议:
  1. 使用泛型lambda表达式可以简化代码,提高代码复用能力
  2. 捕获列表中使用初始化捕获方式将只可移对象移入lambda中

2.3. 更加宽松的constexpr函数

• 说明:
  1. C++14中放宽了constexpr函数的函数体不得包含多余一条可执行语句的规定,现在可以有任意多条可执行语句, 可以使用除了goto和try…catch以外的控制语句(if, while, for…)
• 对比:

      // C++11
      constexpr int pow(int base, int exp) noexcept {
          return (exp == 0 ? 1 : base * pow(base, exp - 1));
      }
      // C++14
      constexpr int pow(int base, int exp) noexcept {
          auto result = 1;
          for (int i = 0; i < exp; ++i) {
              result *= base;
          }
          return result;
      }
  

• 建议:

2.4. 二进制字面值和数字分隔符

• 说明:
  1. 使用前缀0b后接01数字串,即可创建一个二进制数字
  2. 可以在数字中使用’单引号作为分隔符,提升数字的可读性
• 对比:

      // 二进制数字
      // C++98及C++11：无
      //C++14
      int val = 0b1101000;    // val的值为104
  
      // 数字分隔符
      int num1 = 1000000000;      // C++98及C++11
      int num2 = 1'000'000'000;   // C++14
      int num3 = 1'00000'00'00;   // C++14,分隔符可以任意间隔
  

• 建议:
  1. 对较大的数字字面值,使用数字分隔符间隔三位隔开,以提升可读性

3. C++17

3.1. 结构化绑定

• 说明:
  1.结构化绑定 绑定指定名称到初始化器的子对象或元素,其格式为:

      const/static(可选) auto(必选) &/&&(可选) [逗号分隔的标识符列表] = 表达式;
      const/static(可选) auto(必选) &/&&(可选) [逗号分隔的标识符列表]{表达式};
      const/static(可选) auto(必选) &/&&(可选) [逗号分隔的标识符列表](表达式);
  

  2. 表达式可以是数组或非union类的任意类型
  3. 表达式是数组类型时:标识符列表中的每个标识符均成为指代数组的对应元素的左值。标识符的数量必须等于数组的元素数量:

      int a[2] = {1,2};
      auto [x,y] = a; // 创建 e[2]，复制 a 到 e，然后 x 指代 e[0]，y 指代 e[1]
      auto& [xr, yr] = a; // xr 指代 a[0]，yr 指代 a[1]
  

  4. 表达式是类类型时:标识符列表中的每个标识符绑定到类的各个可访问非静态数据成员:

      struct S {
          int x1;
          double y1;
      };
      S f();
  
      auto [x, y] = f();  // x是x1的拷贝, y是y1的拷贝
  

• 对比:
  1. std::map的循环遍历

      void Func() {
          std::map int2StrMap;
          ...
          // C++98
          std::map::iterator iter = int2StrMap.begin();
          for (; iter != int2StrMap.end(); ++iter) {
              std::cout << iter->first << ", " << iter-second;
          }
          // C++11
          for (const auto& pair : int2StrMap) {
              std::cout << pair.first << ", " << pair.second;
          }
          // C++17
          for (const auto& [val, str] : int2StrMap) {
              std::cout << val << ", " << str;
          }
      }
  

• 建议:

3.1. 条件分支语句初始化

• 说明:
  1. C++17中,在if/switch条件语句中可以增加初始化语句:

      if/switch (初始化语句; 条件)
      // 等价于
      初始化语句;
      if/switch (条件)
  
      void Func() {
          std::set intSet;
          ...
          if (auto it = intSet.find(10); it != intSet.end()) {
              std::cout << *it;
          }
      }
  

• 对比:
• 建议:

3.1. std::filesystem

• 说明:文件系统库
• 对比:
• 建议:

3.1. std::string_view

• 说明:对字符序列或字符串切片的只读非占有引用
• 对比:
• 建议:

3.1. std::optional

• 说明:用于表示可选对象
• 对比:
• 建议:

3.1. std::any

• 说明:用于保存任何类型的单个值
• 对比:
• 建议:

3.1. std::variant

• 说明:带有标记的联合容器
• 对比:
• 建议:

参考资料

1. C++ Primer 5th : C++11大百科全书
2. Effective Modern C++ : C++11/14的高效用法
3. http://www.cplusplus.com/ : C++98/11参考手册
4. https://zh.cppreference.com/w/cpp : C++最新标准参考手册