C++学习笔记——C++ 新标准（C++11、C++14、C++17）引入的重要特性

目录

1、简介

2.自动类型推导和初始化

示例代码

3.智能指针

示例代码

4.Lambda 表达式

示例代码

5.右值引用和移动语义

示例代码

6.并发编程支持

示例代码

7.其他特性

八、案例：实现一个简单的并发下载器

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上一篇文章：

    C++标准模板库（STL）是C++的一个重要组成部分，它提供了一套丰富的通用数据结构和算法。STL以其高度模块化、可复用的特性，在C++编程中发挥着重要作用。本篇博客将带你深入了解STL，并介绍其常见的组件和使用方法。

C++学习笔记——标准模板库-CSDN博客C++标准模板库（STL）是C++的一个重要组成部分，它提供了一套丰富的通用数据结构和算法。STL以其高度模块化、可复用的特性，在C++编程中发挥着重要作用。本篇博客将带你深入了解STL，并介绍其常见的组件和使用方法。C++标准模板库（STL）是C++语言的一个标准库，它提供了一套通用的数据结构和算法，以支持高效的编程。STL的设计目标是使程序员能够以简洁、高效和可复用的方式开发代码。// 输出vector的大小return 0;https://blog.csdn.net/m0_62338174/article/details/135573281?csdn_share_tail=%7B%22type%22%3A%22blog%22%2C%22rType%22%3A%22article%22%2C%22rId%22%3A%22135573281%22%2C%22source%22%3A%22m0_62338174%22%7D

1、简介

 C++ 是一种功能强大的编程语言，它一直在不断发展和演进。自从 C++11 标准发布以来，C++ 引入了许多重要的新特性，如智能指针、Lambda 表达式、右值引用等。随后的 C++14 和 C++17 标准也带来了更多的改进和增强。本篇博客将详细介绍 C++ 新标准引入的一些重要特性，并给出代码示例和详细解释，帮助读者了解和应用这些特性。

2.自动类型推导和初始化

C++11 引入了 auto 关键字和统一的初始化语法，使得变量的类型推导更加方便。在 C++11 之前，我们必须手动指定变量的类型，例如 int、double 等。但是在某些情况下，类型可能比较复杂或者难以确定，使用 auto 关键字可以自动推导出变量的类型。同时，C++11 还引入了统一的初始化语法，允许我们使用初始化列表对变量进行初始化，这样代码更加简洁和易读。

示例代码

auto x = 10; // x 的类型被推导为 int
auto y = 3.14; // y 的类型被推导为 double

std::vector nums = {1, 2, 3}; // 使用初始化列表进行初始化

3.智能指针

C++11 引入了智能指针，用于管理动态分配的内存，避免内存泄漏和悬空指针的问题。其中最常用的是 shared_ptr 和 unique_ptr。shared_ptr 允许多个指针共享同一个对象，并且会自动进行内存回收，直到所有指针都不再需要该对象。unique_ptr 则保证每个对象只有一个指针拥有它，可以通过 std::move 函数实现所有权的转移。

示例代码

std::shared_ptr p1 = std::make_shared(10); // 使用 make_shared 创建 shared_ptr
std::unique_ptr p2(new int(20)); // 使用 new 创建 unique_ptr

if (p1) {
    std::cout << *p1 << std::endl; // 访问指针指向的值
}

4.Lambda 表达式

C++11 引入了 Lambda 表达式，允许我们在代码中定义匿名函数，简化了函数对象的使用和编写。Lambda 表达式的基本形式为 [ capture-list ] ( params ) mutable exception -> return-type { body }，其中 capture-list 表示变量捕获列表，params 表示参数列表，mutable 和 exception 表示是否可变和异常规范，return-type 表示返回类型，body 表示函数体。

示例代码

std::vector nums = {1, 2, 3, 4, 5};

// 使用 Lambda 表达式对容器进行遍历和操作
std::for_each(nums.begin(), nums.end(), [](int n) {
    std::cout << n * 2 << " ";
});

5.右值引用和移动语义

C++11 引入了右值引用和移动语义，通过 std::move 函数实现对资源的高效转移，提高了性能和效率。右值引用用 && 表示，可以绑定到临时对象、表达式、返回右值引用的函数等，允许我们对这些对象进行高效的转移和管理。移动语义则是指通过右值引用实现资源的转移，避免了复制和销毁的开销。

示例代码

std::string str = "Hello";
std::vector vec;

vec.push_back(std::move(str)); // 使用 std::move 转移资源

std::cout << str << std::endl; // 输出为空，str 的资源已被转移

6.并发编程支持

C++11 引入了一套完整的并发编程库，包括原子操作、线程、互斥量、条件变量等，方便开发者进行多线程编程和并发控制。其中最常用的就是 std::thread 类和 std::mutex 类。std::thread 可以创建新的线程，并执行指定的函数或 Lambda 表达式，std::mutex 则可以保护共享资源，避免多个线程同时访问和修改同一个变量。

示例代码

std::mutex mtx;
int count = 0;

std::vector threads;

for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    threads.emplace_back([&]() {
        std::lock_guard lock(mtx); // 使用互斥量保护共享资源
        count++;
    });
}

for (auto& thread : threads) {
    thread.join();
}

std::cout << "count: " << count << std::endl;

7.其他特性

C++14 和 C++17 标准引入了更多的改进和增强，如通用 lambda、变长模板、constexpr 函数、初始化列表等。通用 lambda 允许我们对任意类型的参数进行操作，变长模板则可以支持任意数量和任意类型的模板参数，constexpr 函数可以在编译时计算结果，初始化列表则可以方便地对复杂对象进行初始化。

八、案例：实现一个简单的并发下载器

#include 
#include 
#include 
#include 

std::mutex mtx;

void downloadFile(const std::string& url, const std::string& filename) {
    // 模拟下载文件的耗时操作
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));

    // 使用互斥量保护共享资源
    std::lock_guard lock(mtx);
    std::cout << "Downloaded file: " << url << " saved as: " << filename << std::endl;
}

int main() {
    std::vector urls = {
        "http://example.com/file1.txt",
        "http://example.com/file2.txt",
        "http://example.com/file3.txt"
    };

    std::vector threads;

    for (const auto& url : urls) {
        threads.emplace_back([&]() {
            // 生成文件名
            std::string filename = "file_" + std::to_string(std::hash()(url)) + ".txt";
            downloadFile(url, filename);
        });
    }

    for (auto& thread : threads) {
        thread.join();
    }

    return 0;
}

具体而言，程序首先定义了一个包含多个 URL 的 std::vector 对象 urls，这些 URL 表示需要下载的文件地址。然后我们创建了一个 std::vector 对象 threads，用于存储多个线程对象。接着我们使用 for 循环遍历 urls，每次循环都会创建一个新的线程，并将其加入到 threads 中。每个线程都会调用 downloadFile 函数进行文件下载，同时生成一个唯一的文件名。

downloadFile 函数模拟了文件下载的耗时操作，具体而言，我们使用了 std::this_thread::sleep_for 函数，让线程休眠 2 秒钟，模拟文件下载的过程。在函数结束之前，我们使用 std::lock_guardstd::mutex 对共享资源进行了保护，确保每个线程都能够正确地输出下载完成的信息。

以上是一个简单的并发下载器示例。我们使用了 C++11 的并发编程支持，通过创建多个线程并发地下载多个文件。每个线程都会调用 downloadFile 函数进行文件下载，而该函数会使用互斥量保护共享资源，避免多个线程同时访问和修改同一个文件。

通过这个案例，我们可以看到 C++11 的并发编程支持非常强大，可以方便地实现多线程的应用程序，提高程序的性能和效率。同时，使用互斥量等工具可以保证多线程的安全性，避免竞态条件和数据竞争的问题。