侯捷 C++ 课程学习笔记：C++ 2.0 新特性

一、课程目标

这节课的目标是帮助学员全面认识 C++ 2.0（即 C++11/14）的新特性，并通过实例获得实际体验。课程内容涵盖语言和标准库两个层面，旨在让学员深入理解 C++ 2.0 的核心特性和应用场景。

二、C++ 标准的演化

C++ 标准经历了多个版本的演化，每个版本都引入了新的特性和改进。以下是 C++ 标准的主要版本：

• C++ 98 (1.0)：第一个正式的 C++ 标准，奠定了 C++ 语言的基础。
• C++ 03 (TR1, Technical Report 1)：对 C++ 98 的技术报告，引入了一些新的特性和改进。
• C++ 11 (2.0)：引入了大量新特性，如自动类型推导、初始化列表、移动语义、智能指针等。
• C++ 14：对 C++ 11 的小幅改进和补充，进一步增强了语言的表达能力和性能。

三、C++ 2.0 新特性

C++ 2.0（即 C++11/14）引入了许多新特性，这些特性在语言和标准库两个层面都有所体现。以下是一些主要的新特性：

1. 语言层面的新特性

• 自动类型推导（auto 关键字）：

  • auto 关键字可以自动推导变量的类型，简化代码编写。
  • 示例代码：

    auto x = 42;  // x 的类型为 int
    auto y = 3.14;  // y 的类型为 double
    

• 范围 for 循环（Range-based for loop）：

  • 范围 for 循环简化了遍历容器的代码。
  • 示例代码：

    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
    for (auto i : vec) {
        std::cout << i << " ";
    }
    

• Lambda 表达式：

  • Lambda 表达式允许在代码中定义匿名函数，简化了函数对象的使用。
  • 示例代码：

    auto add = [](int a, int b) { return a + b; };
    std::cout << add(2, 3) << std::endl;  // 输出 5
    

• 移动语义（Move Semantics）：

  • 移动语义允许资源的转移，避免不必要的拷贝，提高性能。
  • 示例代码：

    std::vector<int> vec1 = {1, 2, 3};
    std::vector<int> vec2 = std::move(vec1);  // 移动 vec1 的资源到 vec2
    

• 智能指针（Smart Pointers）：

  • 智能指针（如 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr）管理动态分配的内存，防止内存泄漏。
  • 示例代码：

    std::unique_ptr<int> ptr(new int(42));
    std::cout << *ptr << std::endl;  // 输出 42
    

2. 标准库层面的新特性

• 新的容器：

  • std::array：固定大小的数组，提供更安全的数组操作。
  • std::forward_list：单向链表，支持高效的插入和删除操作。
  • std::unordered_set 和 std::unordered_map：无序集合和映射，使用哈希表实现，提供更快的查找速度。

• 正则表达式库（）：

  • 提供了强大的正则表达式支持，用于字符串匹配和处理。
  • 示例代码：

    std::string text = "Hello, world!";
    std::regex pattern("world");
    std::smatch match;
    if (std::regex_search(text, match, pattern)) {
        std::cout << "Found: " << match[0] << std::endl;
    }
    

• 线程库（）：

  • 提供了多线程编程的支持，包括线程的创建、同步和管理。
  • 示例代码：

    std::thread t([]() {
        std::cout << "Hello from thread!" << std::endl;
    });
    t.join();
    

• 函数对象（）：

  • 提供了函数对象的支持，包括 std::function、std::bind 和 std::mem_fn。
  • 示例代码：

    std::function<int(int, int)> add = [](int a, int b) { return a + b; };
    std::cout << add(2, 3) << std::endl;  // 输出 5
    

四、头文件的变化

C++ 2.0（即 C++11/14）引入了许多新的头文件，这些头文件提供了新的特性和功能。以下是一些主要的头文件：

• ：提供了类型特征的支持，用于编译时类型检查。
• 和 ：提供了无序集合和映射的实现。
• ：提供了单向链表的实现。
• ：提供了固定大小的数组的实现。
• ：提供了元组的支持，用于存储多个不同类型的值。
• ：提供了正则表达式的支持。
• ：提供了多线程编程的支持。

示例代码：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

using namespace std;

int main() {
    // 示例代码
    return 0;
}

五、学习心得

通过学习，我对 C++ 2.0（即 C++11/14）的新特性有了更深入的理解。

在实际编程中，合理使用 C++ 2.0 的新特性可以显著提高代码的可读性和可维护性。例如，自动类型推导和范围 for 循环简化了代码编写，移动语义和智能指针提高了性能和安全性，正则表达式和多线程编程提供了更强大的功能。