(转)C++11的语法新特性

本文转自：http://zhangjunxin520.blog.163.com/blog/static/3050370320116210101891/

本文的主要内容来源：

http://www.softwarequalityconnection.com/2011/06/
        the-biggest-changes-in-c11-and-why-you-should-care/

从C++出来到现在已经30年了。
Bjarne Stroustrup（C++的创造者）最近评价C++11：”感觉像个新的语言“。
事实上，C++11核心已经发生了很重大的变化：
1. 支持Lambda表达式（ lambda expressions）
2. 对象自动类型推导（automatic type deduction of objects）
3. 统一初始化语法（uniform initialization syntax）
4. 代理构造（delegating constructors）
5. deleted 和defaulted函数声明（deleted and defaulted function declarations）
6. 空指针（nullptr）
7. 右值引用（rvalue references）
8. ...

C++11的标准库也已经修订，使用了新的算法，新的容器类，原子操作，类型， 
正则表达式，智能指针， async() 功能，及多线程库。

关于C++11核心和库的新特性的完整描述，请见以下网址：
http://www2.research.att.com/~bs/C++0xFAQ.html

1. Lambda表达式（Lambda Expressions）

    Lambda表达式允许你在本地定义函数，即在调用的地方定义，

    从而消除函数对象产生的许多安全风险，Lambda表达式的格式如下：

            [capture](parameters)->return-type {body} 

            []里是函数调用的参数列表，表示一个Lambda表达式的开始，

         让我们来看一个Lambda例子：

         假 设你想计算某个字符串包含多少个大写字母，使用for_each()遍历一个char数组，

         下面的Lambda表达式确定每个字母是否是大写字母，每当它 发现一个大写字母，

         Lambda表达式给Uppercase加1，Uppercase是定义在Lambda表达式外的一个变量：

          int main()  
          {
              char s[]="Hello World!";
              int Uppercase = 0;                        //modified by the lambda
              for_each(s, s+sizeof(s), [&Uppercase] (char c) {  if (isupper(c))  Uppercase++;  } )
                   ;                                               // 这大括号很容易看走眼的，这代码怎么规范好呢？
          
              cout<< Uppercase<<" uppercase letters in: "<< s<<endl; 
           } 

          以上例子就好像你在一个函数调用内部定义了一个新的函数。[&Uppercase]中的“&”记号

          意味着Lambda主体获得一个 Uppercase的引用，以便它能修改，如果没有这个特殊记号，

          Uppercase将通过值传递，C++11 Lambda表达式也包括成员函数构造器。

2. 自动类型推导和声明类型（decltype）

    在C++03中，在声明对象时，你必须指定对象的类型，然而，在许多情况下，

    对象声明时都有初始化，C++11利用了这个优势，允许你声明对象时不指定类型：

        auto x=0;       // x has type int because 0 is int  
        auto c='a';     // char  
        auto d=0.5;    // double  
        auto national_debt=14400000000000LL;    //long long 
    自动类型推导主要用于对象类型很长很麻烦的时候，或者是对象是自动生成的
    时候（使用模板时）

    考虑下面迭代器的声明：

        void fucn(const vector<int> &vi)  
       {
           vector<int>::const_iterator ci=vi.begin();
       } 
   有了自动类型推导后，你可以这样声明：        
       auto ci=vi.begin();      //  哈哈，省事了

    关 键字auto不是什么新生事物，我们早已认识，它实际上可以追溯到前ANSI C时代，

    但是，C++11改变了它的含义，auto不再指定自动存储类型对象，相反，它声明的对象

    类型是根据初始化代码推断而来的，C++11删除了 auto关键字的旧有含义以避免混淆。

    注意了：auto已经不再是当年的auto了！

    C++11提供了一个类似的机制捕捉对象或表达式的类型，新的操作符decltype需要一个

    表达式，并返回它的类 型。

        const vector<int> vi;         typedef decltype (vi.begin()) CIT;         CIT another_const_iterator;

3. 统一初始化语法（uniform initialization syntax）

    C++至少有4个不同的初始化符号，有些存在重叠，

    括号初始化语法如下：

        std::string s("hello"); 
        int m=int();           //default initialization  

    在某些情况下，你也可以使用“=”符号进行初始化：

        std::string s="hello"; 
        int x=5;  

    对于POD聚合，你还可以使用大括号：

        int arr[4]={0,1,2,3};  
        struct tm today={0};  

    最后，构造函数使用成员进行初始化：

        struct S {  
            int x;   
            S(): x(0) {}
        };  

    显然，这么多种初始化方法会引起混乱，对新手来说就更痛苦了，更糟糕的是，

    在C++03中，你不能初始化POD数组成员，POD数组使用new[]分配，

    C++11使用统一的大括号符号清理了这一混乱局面。

        class C  { 
             int a; 
             int b;  
             public:  
                C(int i, int j); 
         };   
        C c {0,0}; //C++11 only. Equivalent to: C c(0,0);   
        int* a = new int[3] { 1, 2, 0 };  //C++11 only   
        class X {   
             int a[4];  
             public:    
                 X() : a{1,2,3,4} {} //C++11, member array initializer 
        }; 

        对于容器，你可以和一长串的push_back()调用说再见了，在C++11中，

        你可以直观地初始化容器：

        // C++11 container initializer 
        vector vs<string>={ "first", "second", "third"};  
        map singers =    { {"Lady Gaga", "+1 (212) 555-7890"},     
                                      {"Beyonce Knowles", "+1 (212) 555-0987"}};  

        类似地，C++11支持成员在类内初始化：

        class C  {   

            int a=7;    //C++11 only  这和Java一样 

            public:   

            C();  

        };

4. 代理构造（delegating constructors）

    在C++11中，构造函数可以调用类中的其它构造函数：

    class M //C++11 delegating constructors 
    {  
        int x, y;  
        char *p;  
        public:   
            M(int v) : x(v), y(0),  p(new char [MAX])  {} //#1 target   
            M(): M(0) {cout<<"delegating ctor"<  

     构造函数#2，代理构造函数，调用目标构造函数#1。

5. deleted 和defaulted函数声明（deleted and defaulted function declarations）

    一个结构体中的函数：

    struct A  {   
        A()=default; //C++11   
        virtual ~A()=default; //C++11  
    };  

    对于被称为defaulted的函数，“=default;”部分告诉编译器为函数生成默认实现。

    Defaulted函数有两个好处：比手工实现更高效，让程序员摆脱了手工定义这些函数的麻烦事。

    与defaulted函数相反的是deleted函数：

    int func()=delete;

    Deleted函数对防止对象复制很有用，回想一下C++自动为类声明一个拷贝构造函数和一个赋值操作符，

    要禁用拷贝，声明这两个特殊的成员函数为=delete即可：

    struct NoCopy  {     
        NoCopy & operator =( const NoCopy & ) = delete;     
        NoCopy ( const NoCopy & ) = delete;  
     };  
     NoCopy a;  
     NoCopy b(a);     //compilation error, copy ctor is deleted  

6. 空指针（nullptr）

    终于，C++有了一个指定空指针常量的关键字，nullptr取代了有错误倾向的NULL宏和0，

    这两个空指针替代品已经使用很多年了，nullptr是一个强类型：

        void f(int);           //#1  
        void f(char *);     //#2 
        //C++03  
        f(0);                    //which f is called?  0可能是int，也可能是空指针，调谁？
       //C++11  
       f(nullptr)            //unambiguous, calls #2  这下好了，空指针只能是nullptr。

    nullptr适用于所有指针类别，包括函数指针和成员指针： 

        const char *pc=str.c_str();      //data pointers 
        if (pc!=nullptr)   
            cout<<pc<<endl; 
        int (A::*pmf)()=nullptr;         //pointer to member function 
        void (*pmf)()=nullptr;          //pointer to function  

7. 右值引用（rvalue references）

    C++03中的引用类型只能绑定左值，C++11引入了一种新的引用类型，叫做右值引用，
    右值引用可以绑定右值，例如，临时对象和字符串。
    增加右值 引用的主要原因是移动语义（move semantics），与传统的复制不一样，
    移动意味着目标对象偷窃了源对象的资源，    留下一个状态为“空”的源对象。
    在某些情况下，复制 一个对象既代价高又没有必要，这时可以用一个移动操作代替。
    如果你想评估移动语义（move semantics）带来的性能收益，可以考虑字符串交换，
    一个幼稚的实现如下：
        void naiveswap(string &a, string & b)  
、    {   
            string temp = a;   
            a=b;   
            b=temp;  
        }  

    这样的代价很高，复制字符串必须分配原始内存，将字符从源拷贝到目标。

    相反，移动字符串仅仅是交换两个数据成员，不用分配内存，拷贝char数组和删除内存：

        void moveswapstr(string& empty, string & filled)  

        {  

           //pseudo code, but you get the idea  

           size_t sz=empty.size();  

           const char *p= empty.data();  

           //move filled's resources to empty  

           empty.setsize(filled.size());  

           empty.setdata(filled.data());  

           //filled becomes empty  

           filled.setsize(sz);  

           filled.setdata(p);  

        }  

    如果你实现的类支持移动，你可以像以下那样声明一个移动构造函数和一个移动赋值操作符：

        class Movable  
        {  
            Movable (Movable&&); //move constructor  
            Movable&& operator=(Movable&&); //move assignment operator 
        };

    C++11标准库广泛的使用了移动语义，许多算法和容器都为移动做了优化。