C++11语法及库详解
目录
一、c++11语法
1. 自动类型推导 (auto)
2. 基于范围的 for 循环
3. Lambda 表达式
4. 智能指针
5. 右值引用和移动语义
6. nullptr 关键字
7. constexpr 关键字
8. 初始化列表
9. std::thread 多线程支持
10. std::function 和 std::bind
11. std::unordered_map 和 std::unordered_set
12. std::array
13. std::tuple
14. std::chrono 时间库
15. override 和 final 关键字
二、c++11库
1. 智能指针库 ( )
2. 多线程库 ( , , , )
3. 时间库 ( )
4. 随机数库 ( )
5. 正则表达式库 ( )
6. 无序容器 ( , )
7. 元组库 ( )
8. 函数对象库 ( )
9. 数组容器 ( )
10. 原子操作库 ( )
11. 类型特征库 ( )
12. 初始化列表支持 ( )
总结
一、c++11语法
1. 自动类型推导 (auto)
C++11 引入了 auto 关键字，用于自动推导变量的类型。
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
auto z = "hello"; // z 的类型被推导为 const char*- 优点：简化代码，尤其是在处理复杂类型（如迭代器）时。
- 注意：
auto不能用于函数参数或类成员变量的声明。
2. 基于范围的 for 循环
C++11 提供了更简洁的遍历容器的方式。
std::vector vec = {1, 2, 3, 4};
for (auto& val : vec) {
val *= 2; // 修改容器中的值
}
Copy - 优点：避免手动管理迭代器，代码更简洁。
- 注意：遍历时默认是值传递，如果需要修改容器中的值，需使用引用（
auto&）。
3. Lambda 表达式
Lambda 表达式允许在代码中定义匿名函数。
auto add = [](int a, int b) { return a + b; };
int result = add(3, 4); // result = 7- 捕获列表：
[]：不捕获任何外部变量。[&]：以引用方式捕获所有外部变量。[=]：以值方式捕获所有外部变量。[&x, y]：混合捕获。
- 优点：简化代码，尤其是在需要传递函数对象时。
4. 智能指针
C++11 引入了智能指针，用于自动管理动态内存，避免内存泄漏。
std::unique_ptr：独占所有权的智能指针。
std::unique_ptr ptr(new int(10)); std::shared_ptr：共享所有权的智能指针。
std::shared_ptr ptr1 = std::make_shared(10);
std::shared_ptr ptr2 = ptr1; // 共享所有权 std::weak_ptr：弱引用，用于解决shared_ptr的循环引用问题。、
std::weak_ptr wptr = ptr1; - 优点：自动管理内存，减少手动
delete的错误。
5. 右值引用和移动语义
C++11 引入了右值引用（&&）和移动语义，用于优化资源管理。
- 右值引用：
int&& rref = 10; // 右值引用- 移动语义：
std::vector v1 = {1, 2, 3};
std::vector v2 = std::move(v1); // 移动 v1 的资源到 v2 - 优点：避免不必要的拷贝，提高性能。
-
左值拷贝为深拷贝
右值拷贝将将亡值移动拷贝；将将亡值的数据给继承者，然后自己销毁
左值move以后，左值将会被释放
左值引用减少了拷贝，左值引用传参，传引用返回
函数内的局部变量不能用引用返回
6. nullptr 关键字
C++11 引入了 nullptr，用于替代 NULL，表示空指针。
int* ptr = nullptr; // 更安全的空指针表示- 优点：避免
NULL可能引起的类型歧义。
7. constexpr 关键字
constexpr 用于声明编译时常量或常量表达式。
constexpr int square(int x) {
return x * x;
}
int arr[square(3)]; // 编译时计算- 优点：提高性能，允许在编译时进行计算。
8. 初始化列表
C++11 引入了统一的初始化语法。
std::vector vec = {1, 2, 3, 4}; // 初始化列表
int arr[]{1, 2, 3}; // 数组初始化 - 优点：简化初始化代码，避免歧义。
9. std::thread 多线程支持
C++11 提供了标准的多线程库。
#include
void task() {
std::cout << "Hello from thread!\n";
}
int main() {
std::thread t(task);
t.join(); // 等待线程结束
return 0;
} - 优点：标准化多线程编程，避免平台依赖。
10. std::function 和 std::bind
std::function：用于存储可调用对象（函数、Lambda、函数对象等）。std::functionstd::bind：用于绑定函数参数。auto add = std::bind([](int a, int b) { return a + b; }, std::placeholders::_1, 10); int result = add(5); // result = 15- 优点：增强函数的灵活性。
11. std::unordered_map 和 std::unordered_set
C++11 引入了基于哈希表的无序容器。
std::unordered_map map = {{"apple", 1}, {"banana", 2}};
std::unordered_set set = {1, 2, 3}; - 优点：提供更高效的查找性能（平均 O(1) 时间复杂度）。
12. std::array
C++11 提供了固定大小的数组容器。
std::array arr = {1, 2, 3}; - 优点：比原生数组更安全，支持迭代器和标准库算法。
13. std::tuple
std::tuple 用于存储多个不同类型的值。
std::tuple t(1, 3.14, "hello");
int x = std::get<0>(t); // x = 1 - 优点：简化多值返回的场景。
14. std::chrono 时间库
C++11 提供了标准的时间库。
#include
auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
// 执行一些操作
auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
auto duration = std::chrono::duration_cast(end - start);
std::cout << "Time taken: " << duration.count() << " ms\n"; - 优点：提供高精度的时间测量。
15. override 和 final 关键字
override：显式标记重写虚函数。class Base { public: virtual void func() {} }; class Derived : public Base { public: void func() override {} // 显式标记重写 };final：禁止类被继承或函数被重写。class Base final {}; // 禁止继承- 优点：提高代码的可读性和安全性。
二、c++11库
1. 智能指针库 (
C++11 引入了智能指针，用于自动管理动态内存，避免内存泄漏。
std::unique_ptr：独占所有权的智能指针。std::unique_ptrptr(new int(10)); std::shared_ptr：共享所有权的智能指针。std::shared_ptrptr1 = std::make_shared (10); std::shared_ptr ptr2 = ptr1; // 共享所有权 std::weak_ptr：弱引用，用于解决shared_ptr的循环引用问题。std::weak_ptrwptr = ptr1; std::make_shared和std::make_unique（C++14）：更安全地创建智能指针。auto ptr = std::make_shared(10);
2. 多线程库 (
C++11 提供了标准的多线程支持。
std::thread：创建和管理线程。#includevoid task() { std::cout << "Hello from thread!\n"; } int main() { std::thread t(task); t.join(); // 等待线程结束 return 0; } std::mutex：互斥锁，用于保护共享资源。std::mutex mtx; mtx.lock(); // 临界区 mtx.unlock();std::lock_guard和std::unique_lock：RAII 风格的锁管理。std::lock_guardstd::condition_variable：线程间同步。std::condition_variable cv; cv.notify_one(); // 唤醒一个等待线程std::future和std::promise：异步操作和结果传递。std::promisep; std::future f = p.get_future(); p.set_value(42); // 设置结果 int result = f.get(); // 获取结果
3. 时间库 (
C++11 提供了高精度的时间库。
std::chrono::system_clock：系统时钟。std::chrono::steady_clock：单调时钟。std::chrono::high_resolution_clock：高精度时钟。- 示例：
auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now(); // 执行一些操作 auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now(); auto duration = std::chrono::duration_cast
4. 随机数库 (
C++11 提供了更强大的随机数生成工具。
std::mt19937：Mersenne Twister 随机数生成器。std::uniform_int_distribution和std::uniform_real_distribution：均匀分布。- 示例：
std::mt19937 rng(std::random_device{}()); std::uniform_int_distributiondist(1, 100); int random_number = dist(rng); // 生成 1 到 100 的随机数
5. 正则表达式库 (
C++11 引入了正则表达式支持。
std::regex：正则表达式对象。std::smatch：匹配结果。- 示例：
std::string text = "Hello, 123 world!"; std::regex pattern(R"(\d+)"); // 匹配数字 std::smatch matches; if (std::regex_search(text, matches, pattern)) { std::cout << "Found: " << matches.str() << "\n"; }
6. 无序容器 (
C++11 引入了基于哈希表的无序容器。
std::unordered_map：无序映射。std::unordered_mapstd::unordered_set：无序集合。std::unordered_setset = {1, 2, 3}; - 优点：提供更高效的查找性能（平均 O(1) 时间复杂度）。
7. 元组库 (
C++11 提供了元组（std::tuple），用于存储多个不同类型的值。
- 示例：
std::tuple - 优点：简化多值返回的场景。
8. 函数对象库 (
C++11 增强了函数对象和函数包装器的支持。
std::function：存储可调用对象。std::functionstd::bind：绑定函数参数。auto add = std::bind([](int a, int b) { return a + b; }, std::placeholders::_1, 10); int result = add(5); // result = 15
9. 数组容器 (
C++11 提供了固定大小的数组容器 std::array。
- 示例：
std::array - 优点：比原生数组更安全，支持迭代器和标准库算法。
10. 原子操作库 (
C++11 提供了原子操作支持，用于无锁编程。
std::atomic：原子类型。std::atomiccounter(0); counter.fetch_add(1); // 原子操作
11. 类型特征库 (
C++11 提供了类型特征支持，用于编译时类型检查。
std::is_integral：检查是否为整数类型。static_assert(std::is_integral::value, "Not an integral type"); std::enable_if：条件编译。template::value>> void func(T x) {}
12. 初始化列表支持 (
C++11 引入了初始化列表支持。
- 示例：
std::vectorvec = {1, 2, 3, 4}; // 初始化列表
总结
C++11 引入了许多现代编程语言的特性，极大地提升了 C++ 的表达能力和开发效率。掌握这些特性可以帮助开发者编写更高效、更安全的代码。
C++11 的标准库扩展极大地增强了语言的功能性，提供了更现代化的工具和组件。这些库组件与语言特性相结合，使得 C++11 成为一个更强大、更高效的编程语言版本。