C++14 常用新特性总结

1. 返回值类型推导(Return type deduction)

为什么返回类型推导对于C++程序来说是锦上添花的。首先,有时候你必须返回一个非常复杂的类型,比如在对标准库容器进行搜索的时候返回一个迭代器。auto返回类型使得函数更加易读,易写。其次,这个原因可能不是那么明显,使用auto返回类型能够增强你的重构能力。举个例子,考虑下面的代码:

#include 
#include 
#include 

struct record {
std::string name;
int id;
};

auto find_id(const std::vector &people,
const std::string &name)
{
auto match_name = [&name](const record& r) -> bool {
return r.name == name;
};
auto ii = find_if(people.begin(), people.end(), match_name );
if (ii == people.end())
return -1;
else
return ii->id;
}

int main()
{
std::vector roster = { {"mark",1},
{"bill",2},
{"ted",3}};
std::cout << find_id(roster,"bill") << "\n";
std::cout << find_id(roster,"ron") << "\n";
}

在这个例子中,使find_id返回auto比返回int并没有使我节省多少脑力。但是考虑一下,如果我决定重构record结构体,会发生生么。这次我不在record对象中使用一个整型来唯一标记一个人了,而是使用一个新的GUID类型:

struct record {
	std::string name;
	GUID id;
};

对record对象所做的这个改变会导致一系列的连锁反应,比如函数的返回类型会发生变化。但是如果我对函数返回值使用自动类型推导,编译器会默默的应对这些变化。任何在大型工程上进行开发的C++程序员都会熟悉这个问题。对单一数据结构的修改会导致无休止的对原代码的迭代,对变量,参数以及返回类型的修改。auto的广泛使用能够消减很大一部分这样的工作。

使用auto作为返回值的立竿见影的效果是reality of it's doppelganger, decltype(auto),还有有了类型推导的规则。现在你可以使用它来自动获取类型信息了,如下面的代码片段:

template
	struct finder {
	static decltype(Container::find) finder1 = Container::find;
	static decltype(auto) finder2 = Container::find;
};

2. 泛型lambdas

另外一个auto悄悄潜伏的地方是在lambda参数的定义中。使用auto类型声明定义lambda参数同创建模板函数基本相当。lambda会基于参数推导类型来进行特定的实例化。

这对创建可在不同上下文中重用的lambdas来说是很方便的。在下面的简单例子中,我创建了一个lambdas用做标准库函数的谓词(predicate)。在C++11的世界里,我分别为整型加法,字符串加法显示的实例化了一个lambda。

有了泛型lambda,我能用其定义单一的lambda。虽然它的语法不包括关键字template,这仍然是对C++泛型编程的进一步扩展:

#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
	std::vector ivec = { 1, 2, 3, 4};
	std::vector svec = { "red",
	"green",
	"blue" };
	auto adder = [](auto op1, auto op2){ return op1 + op2; };
	std::cout << "int result : "
	<< std::accumulate(ivec.begin(),
	ivec.end(),
	0,
	adder )
	<< "\n";
	std::cout << "string result : "
	<< std::accumulate(svec.begin(),
	svec.end(),
	std::string(""),
	adder )
	<< "\n";
	return 0;
}

产生如下结果:

int result : 10
string result : redgreenblue

即使你对匿名inline lambdas进行实例化,正如如前面讨论的,泛型参数仍然是有用的。当你的数据结构发生了变化或者APIs中的函数被修改了,对泛型lambdas进行调整时只需要重新编译就可以了,不需要重新实现:

std::cout << "string result : "
<< std::accumulate(svec.begin(),
svec.end(),
std::string(""),
[](auto op1,auto op2){ return op1+op2; } )
<< "\n";

3. 被初始化的lambdas捕获(Initialized lambda captures)

在C++11中我们必须开始适应lambda捕获特化(lambda capture specification)的概念。这种声明会在创建闭包(closure)的时候对编译器进行引导:lambda定义了一个函数的实例,还有定义在lambda作用域之外的绑定在函数上的变量。

在早期的推导返回类型的例子中,我实现了捕获单个变量名字的一个lambda定义,用做谓词中搜索字符串的源:

auto match_name = [&name](const record& r) -> bool {
	return r.name == name;
};
	auto ii = find_if(people.begin(), people.end(), match_name );

 这种特殊的捕获使lambda获取了按引用访问变量的权限。捕获也能按值来执行,在两种情况中,变量的使用方式都会符合C++的直觉。按值捕获意味着lambda在本地变量的拷贝上进行操作,按引用捕获意味着lambda在外围作用域的变量本身进行操作。


这些都很好,但也会有伴随而来的一些局限性。我想委员会感觉需要处理的一件事情是使用move-only语义来初始化捕获变量。

这意味着什么?如果我们认为lambda即将成为参数的接收器,我们想使用move语义捕获外部变量。举个例子,考虑如何使lambda接收一个move-only unique_ptr参数。第一个尝试是按值捕获,失败了:

std::unique_ptr p(new int);
*p = 11;
auto y = [p]() { std::cout << "inside: " << *p << "\n";};

这会生成一个编译错误因为unique_ptr没有拷贝构造函数——它所想的就是禁止拷贝。

将其改为按引用捕获就能编译通过,但是没有达到预期效果:也就是通过将值move到本地的拷贝来接收参数。最后你可以通过先创建本地变量然后在捕获的引用上调用std::move()来完成,但是效率不高。

通过对捕获语句语法进行修改可以修复这个问题。现在我们不是只声明一个捕获变量,我们也能对其初始化。看下面的例子:auto y = [&r = x, x = x+1]()->int {...}

auto y = [&r = x, x = x+1]()->int {...}

 上面的代码捕获了x的拷贝,同时为x增加了1。这个例子很容易理解,但是我不确定它是否为接收move-only变量捕获了这种新语法的值。使用这个新语法的例子如下:

#include 
#include 

int main()
{
	std::unique_ptr p(new int);
	int x = 5;
	*p = 11;
	auto y = [p=std::move(p)]() { std::cout << "inside: " << *p << "\n";};
	y();
	std::cout << "outside: " << *p << "\n";
	return 0;
}

在这个例子中,捕获的值p用move语义来初始化,在没有声明本地变量的情况下有效的接收了指针:
inside: 11
Segmentation fault (core dumped)

这个令人讨厌的结果正是你想要的——在p被捕获并且move到lambda中后,代码对p进行了解引用。

4. [[弃用的]][[deprecated]]属性

 

初次看到deprecated 属性是在java中,我承认有点嫉妒。对大多数程序员来说代码腐烂(rot)是一个巨大的问题。(曾经鼓励删除代码?但我从来没有这么做过)。这个新属性提供了攻克这个问题的系统级别的方法。

用起来很简单,将标签【[[deprecated]]放在声明之前就可以了,声明可以为类,变量,函数或其他东西。结果像下面这个样子:

[[deprecated]] flaky {};

 

当你的程序使用了一个deprecated实体,原本需要编译器做出反应,现在留给了代码实现者。很清楚大多数人希望能够看到某种警告,也能随手把这种warning关掉。举个例子,clang3.4在实例化一个deprecated类的时候会发出以下警告:
dep.cpp:14:3: warning: 'flaky' is deprecated [-Wdeprecated-declarations]
flaky f;
^
dep.cpp:3:1: note: 'flaky' declared here
flaky {
^

C++的属性标记语法看上去有点不熟悉。在属性列表中,[[deprecated]]被放在关键字(如class 或者enum)之后,实体名字之前。
这个标记有另外一种形式,它包含了一个信息参数。由开发人员决定如何写这个信息。clang3.4忽略了这个信息。

看下面的代码片段:

class
[[deprecated]] flaky {
};

[[deprecated("Consider using something other than cranky")]]
int cranky()
{
return 0;
}

int main()
{
flaky f;
return cranky();
}


5. 二进制数字和数字分隔符

有两个新功能不是惊天动地的,但他们确实代表了很好的句法结构的改善。这样的很小的改变改善了代码可读性,进一步减少了bug数量。C++ 程序员现在可以创建一个二进制数字,向已经包含十进制,十六进制以及很少使用的八进制的标准中又添加了一员。二进制数字使用前缀0b后面紧接数字。在美国和英国,我们使用逗号来作为数字分隔符,如:$1,000,000。这种写法真正方便了读者,使得我们的大脑处理很长的数字时更加容易。因为同样的原因C++标准委员会添加了数字分隔符。它们不影响数值,只是通过分块让数字的读写更加容易。

数字分隔符使用什么字符?在C++中基本上每个标点符号都被特定的特性使用了,因此没有很明显的选择。最后的选择是使用单引号字符,使得C++的百万数表示如下:1'000'000.00。记住分隔符对数值没有任何影响,因此百万数也可表示如下:1'0'00'0'00.00。
下面的例子使用了两个新特性:

#include 

int main()
{
int val = 0b11110000;
std::cout << "Output mask: "
<< 0b1000'0001'1000'0000
<< "\n";
std::cout << "Proposed salary: $"
<< 300'000.00
<< "\n";
return 0;
}
结果也是你所意料的:
Output mask: 33152
Proposed salary: $300000


6. 剩余特性

c++的其他新特性无需多述。变量模板在变量上对模板的扩展。总会使用到的例子是变量pi的一个实现。当实现为double的时候,变量会返回3.14,当实现为int时,它可能返回3,当实现为string时,可能返回“3.14”或者"pi",这是个很棒的特性,以前是在中实现的。变量模板的语法和语义和类模板是基本相同的——你无需额外的学习就能使用它们。对constexpr函数的限制放松了,例如,可以有多个返回值,可以在内部使用case和if语句,可以用循环以及其它。这就对能在编译器做的事进行了扩展,为模板的引入插上了翅膀。其他小的特性包括为内存分配指定大小(sized deallocations)和一些语法的整理(tidying)。


相关博客:

C++11 常用新特性总结

原文链接


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