C++ 98中的新語言特性
“C++11就像一門新的語言。” – Bjarne Stroustrup
C++11標(biāo)準(zhǔn)推出了很多有用的新特性。本文特別關(guān)注相比C++98更像是一門新語言的那部分特性，因?yàn)椋?/p>
這些特性改變了編寫C++程序使用的代碼風(fēng)格和習(xí)語[TODO]，通常也包括你設(shè)計(jì)C++函數(shù)庫的方式。例如，你會(huì)看到更多參數(shù)和返回值類型為智能指針(smart pointer)，同時(shí)也會(huì)看到函數(shù)通過值傳遞返回大型對象
你將會(huì)發(fā)現(xiàn)在大多數(shù)的代碼示例中充斥著新特性的身影。例如，幾乎每5行現(xiàn)代C++代碼示例都會(huì)使用到auto
C++11的其他特性也很棒。但是請先熟悉下面這些，正是因?yàn)檫@些特性的廣泛使用使得C++11代碼如同其他現(xiàn)代主流語言一樣整潔、安全和高效，與此同時(shí)保持了C++傳統(tǒng)的性能優(yōu)勢。
提示：
與Strunk & White[TODO]一樣，本文只做概要的總結(jié)性指導(dǎo)而不做詳盡基本原理和優(yōu)缺點(diǎn)分析。詳細(xì)分析請參見其他文章本文會(huì)不斷更新，主要變更及內(nèi)容增加請參見文末變更記錄
auto
基于以下兩個(gè)原因，盡可能使用auto：首先，使用auto會(huì)避免重復(fù)聲明編譯器已經(jīng)知道的類型。
- // C++98
- map<int,string>::iterator i = m.begin ;
- // C++11
- auto i = begin (m);
其次，當(dāng)使用未知類型或者類型名稱不易理解時(shí)使auto會(huì)更加便利，例如大多數(shù)的lambda函數(shù)［TODO］——你甚至不能簡單的拼寫出類型的名字。
- // C++98
- binder2nd< greater<int> > x = bind2nd ( greater<int>， 42 );
- // C++11
- auto x = (int i) { return i > 42; };
需要注意，使用auto并不改變代碼的含義。代碼仍然是靜態(tài)類型［譯注］，每個(gè)表達(dá)式的類型都是清晰和明確的；C++11只是不需要我們重復(fù)聲明類型的名字。一些人剛開始可能會(huì)害怕在這里使用auto，因?yàn)楦杏X好像沒有（重復(fù)）聲明我們需要的類型就意味著會(huì)碰巧得到一個(gè)不同的類型。如果你想要明確地進(jìn)行一次強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，沒有問題，聲明目標(biāo)類型就好了。然而大多數(shù)情況下，只要使用auto就可以了；幾乎不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤地拿到一個(gè)不同類型的情況，即便出現(xiàn)錯(cuò)誤，C++的強(qiáng)靜態(tài)類型系統(tǒng)也會(huì)由編譯器讓你知道這個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)槟阏噲D訪問一個(gè)變量沒有的成員函數(shù)或是錯(cuò)誤地調(diào)用了該函數(shù)。
譯注：動(dòng)態(tài)類型語言（dynamic typing language）是指類型檢查發(fā)生在運(yùn)行期間（run-time）的語言。靜態(tài)類型語言（static typing language）是類型檢查發(fā)生在編譯期間（compile-time）的語言。
智能指針：無須delete
請始終使用標(biāo)準(zhǔn)智能指針以及非占有原始指針(non-owning raw pointer)。絕不要使用占有原生指針(owning raw pointer)和delete操作，除非在實(shí)現(xiàn)你自己的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這種少見的情況下（即使在此時(shí)也需要在 class 范圍內(nèi)保持完好的封裝）。如果只能夠知道你是另一個(gè)對象唯一的所有者，請使用unique_ptr來表示唯一所有權(quán)（TODO)。一個(gè)”new T”表達(dá)式會(huì)馬上初始化另一個(gè)引用它的對象，通常是一個(gè)unique_ptr。
- // C++11 Pimpl Idiom
- class widget {
- widget ;
- ~widget ;
- private:
- class impl;
- unique_ptr<impl> pimpl;
- };
- // in .cpp file
- class impl {
- :::
- };
- widget::widget
- : pimpl ( new impl )
- {
- }
- widget::~widget = default;
使用shared_ptr來表示共享所有權(quán)。推薦使用make_shared來有效地創(chuàng)建共享對象。
- // C++98
- widget* pw = new widget ;
- :::
- delete pw;
- // C++11
- auto pw = make_shared<widget>;
使用 weak_ptr 來退出循環(huán)并且表示可選性（例如，實(shí)現(xiàn)一個(gè)對象緩存）
- // C++11
- class gadget;
- class widget {
- private:
- shared_ptr<gadget> g; // if shared ownership
- };
- class gadget {
- private:
- weak_ptr<widget> w;
- };
如果你知道另一個(gè)對象存在時(shí)間會(huì)更長久并且希望跟蹤它，使用一個(gè)（非占有non-owning)原始指針。
- // C++11
- class node {
- vector< unique_ptr<node> > children;
- node* parent;
- public:
- :::
- };
nullptr
始終使用nullptr表示一個(gè)null指針值，絕不要使用數(shù)字0或者NULL宏，因?yàn)樗鼈円部梢源硪粋€(gè)整數(shù)或者指針從而產(chǎn)生歧義。
Range for
基于范圍的循環(huán)使得按順序訪問其中的每個(gè)元素變得非常方便。
- // C++98
- for( vector<double>::iterator i = v.begin ; i != v.end ; ++i ) {
- total += *i;
- }
- // C++11
- for( auto d : v ) {
- total += d;
- }
非成員（nonmember） begin 和 end
始終使用非成員begin和end，因?yàn)樗强蓴U(kuò)展的并且可以應(yīng)用在所有的容器類型(container type)，不僅僅是遵循了STL風(fēng)格提供了 .begin 和 .end 成員函數(shù)的容器，甚至數(shù)組都可以使用。
如果你使用了一個(gè)非STL風(fēng)格的collection類型，雖然提供了迭代但沒有提供STL的 .begin 和 .end ，通常可以為這個(gè)類型編寫自己的非成員begin和end來進(jìn)行重載。這樣你就可以使用STL容器的編程風(fēng)格來遍歷該類型。C++11標(biāo)準(zhǔn)提供了示例:C數(shù)組就是這樣一個(gè)類型，標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)為數(shù)組提供了begin和end。
- vector<int> v;
- int a[100];
- // C++98
- sort ( v.begin ， v.end );
- sort ( &a[0], &a[0] + sizeof(a)/sizeof(a[0]) );
- // C++11
- sort ( begin (v)， end (v) );
- sort ( begin (a)， end (a) );
Lambda 函數(shù)和算法
Lambda[TODO]是決定乾坤的因素，它會(huì)使你編寫的代碼變得更優(yōu)雅、更快速。Lambda使得STL算法的可用性提高了近100倍。新近開發(fā)的C++函數(shù)庫都是基于lambda可以用的前提（例如，PPL）并且有些函數(shù)庫甚至要求你編寫lambda來調(diào)用函數(shù)庫（例如，C++ AMP）
下面是一個(gè)快速示例：找到v里面大于x并且小于y的第一個(gè)元素。在C++11中，最簡單和干凈的代碼就是調(diào)用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)。
- // C++98: write a naked loop (using std::find_if is impractically difficult)
- vector<int>::iterator i = v.begin ; // because we need to use i later
- for( ; i != v.end ; ++i ) {
- if( *i > x && *i < y ) break;
- }
- // C++11: use std::find_if
- auto i = find_if ( begin (v)， end (v)， [=](int i) { return i > x && i < y; } );
想要使用C++編寫一個(gè)循環(huán)或者類似的新特性？不用著急；只要編寫一個(gè)模板函數(shù)（template function)(函數(shù)庫算法），并且?guī)缀蹩梢詫ambda當(dāng)做語言特性來使用，與此同時(shí)會(huì)更加靈活，因?yàn)樗皇枪潭ǖ恼Z言特性而是一個(gè)真正的函數(shù)庫。
- // C#
- lock( mut_x ) {
- ... use x ...
- }
- // 不使用 lambda 的C++11：已經(jīng)非常簡潔并且更靈活（例如，可以使用超時(shí)以及其他選項(xiàng)）
- {
- lock_guard<mutex> hold ( mut_x );
- ... use x ...
- }
- // C++11 with lambdas, and a helper algorithm: C# syntax in C++
- // 使用了 lambda 的C++11可以帶一個(gè)輔助算法：在 C++ 中使用 C# 的文法
- // Algorithm: template<typename T, typename F> void lock ( T& t, F f ) { lock_guard<T> hold (t); f ; }
- lock( mut_x， [&]{
- ... use x ...
- });
去熟悉lambda吧。你會(huì)大量使用它，不僅僅在C++中——它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于很多主流的編程語言。一個(gè)開始的好去處請參考我在PDC2010的演講《無處不在的 lambda》
Move / &&
Move被認(rèn)為是copy的最佳優(yōu)化，盡管它也使得其他事情成為可能比如信息被轉(zhuǎn)發(fā)。
- // C++98：避免 copy 的替代方法
- vector<int>* make_big_vector ; // 選擇1: 返回指針: 沒有拷貝，但不要忘記 delete
- :::
- vector<int>* result = make_big_vector ;
- void make_big_vector ( vector<int>& out ); // 選擇2: 通過引用傳遞: 沒有拷貝，但是調(diào)用者需要傳入一個(gè)有名對象
- :::
- vector<int> result;
- make_big_vector ( result );
- // C++11: move
- vector<int> make_big_vector ; // 通常對于”被調(diào)用者(callee)分配的空間“也適用
- :::
- vector<int> result = make_big_vector ;
Move語法改變了我們設(shè)計(jì)API的方式。我們可以更多地設(shè)計(jì)通過值傳遞。為你的類型啟用move語法，使用時(shí)會(huì)比copy更有效。
更多變化
還有更多現(xiàn)代C++的特性。并且我計(jì)劃在未來編寫更多深入C++11新特性以及其他特性的短文，我們會(huì)知道更多并且喜歡上它。
但目前，這是必須知道的新特性。這些特性組成了現(xiàn)代C++風(fēng)格的核心，使得C++代碼看起來和執(zhí)行時(shí)像他們設(shè)計(jì)的那樣，你將會(huì)看到這些特性會(huì)出現(xiàn)在幾乎每一段你看到或者編寫的現(xiàn)代C++代碼中。并且它們使得現(xiàn)代C++更加干凈、安全且快速，使得C++在未來的若干年仍然是我們產(chǎn)業(yè)的依靠。
主要變更
2011-10-30:為Lambda增加C#lock示例。重新組織智能指針首先介紹unique_prt。
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