C++ 11和C++98相比有哪些新特性
C++11標(biāo)準(zhǔn)提供了許多有用的新特性。這篇文章特別針對使C++11和C++98相比看上去像一門新語言的特性,因?yàn)椋?/p>
C++11改變了書寫C++代碼的風(fēng)格和習(xí)慣,也改變了設(shè)計C++庫的方式。例如,你會看到更多的被當(dāng)作參數(shù)和返回值的智能指針,還有按值(by value)返回巨大對象的函數(shù)。
它們被使用的非常廣泛,在大多數(shù)代碼中你都能看到它們。舉個例子,在現(xiàn)代C++中幾乎每5行C++代碼你就能看到auto關(guān)鍵字。
還有一些其它的非常好的C++11新特性,但先把這篇文章所描述的新特性熟悉起來把,因?yàn)檫@些被廣泛使用的特性展示了為什么C++11代碼是簡潔的,安全的和快速的,就像其它現(xiàn)代主流開發(fā)語言一樣,并且性能和傳統(tǒng)C++一樣強(qiáng)大。
1. Auto
在任何可能的時候使用auto。因?yàn)橛袃蓚€原因。第一,非常明顯,能夠避免重復(fù)輸入我們已經(jīng)聲明的并且編譯器已經(jīng)認(rèn)識的類型名稱,這是非常方便的。
// C++98 map<int,string>::iterator i = m.begin(); double const xlimit = config["xlimit"]; singleton& s = singleton::instance(); // C++11 auto i = begin(m); auto const xlimit = config["xlimit"]; auto& s = singleton::instance();
第二,當(dāng)有遇到一個你不知道或者無法用語言表達(dá)的類型時,auto就不僅僅是使用方便這么簡單了,比如,大多數(shù)lambda函數(shù)的類型,你不能夠容易的將其類型拼寫出來甚至根本就不能夠?qū)懗鰜怼?/p>
// C++98 binder2nd< greater > x = bind2nd( greater(), 42 ); // C++11 auto x = [](int i) { return i > 42; };
注意,使用auto并沒有修改代碼的語義。代碼仍然是靜態(tài)輸入(statically typed)的,并且每個表達(dá)式都干凈利落;只是不再強(qiáng)制我們多余的重新聲明類型的名稱。
一些人開始的時候害怕使用auto,因?yàn)榻o人的感覺像是并沒有聲明(重新聲明)我們想要的類型,這意味著我們可能會突然得到一個不同的類型。如果你想顯示的做強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換,這沒有問題;聲明目標(biāo)類型就可以了。但是在大部分情況下,使用auto就足夠了,由于出現(xiàn)錯誤而得到另外一個類型的情況很少見,在使用強(qiáng)靜態(tài)類型(strong static typing)情況下,如果類型出現(xiàn)錯誤編譯器就會告訴你。
2. 智能指針,no delete
總是使用智能指針,不要用原生指針和delete。除非需要實(shí)現(xiàn)你自己的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(把原生指針很好的封裝在類(class boundary)中
如果你知道你是另外一個對象的唯一擁有著,使用unique_ptr來表示唯一的擁有權(quán)。一個"new T"表達(dá)式能很快的初始化一個擁有 這個智能指針的對象,特別是unique_ptr。典型的例子是指向?qū)崿F(xiàn)的指針(Pimpl Idiom):
// C++11 Pimpl idiom: header file class widget { public: widget(); // ... (see GotW #100) ... private: class impl; unique_ptr<impl> pimpl; }; // implementation file class widget::impl { /*...*/ }; widget::widget() : pimpl{ new impl{ /*...*/ } } { } // ...
使用shared_ptr來表示共享所有權(quán)(shared ownership)。使用make_shared來創(chuàng)建共享對象更好。
// C++98 widget* pw = new widget(); ::: delete pw; // C++11 auto pw = make_shared<widget>();
使用weak_ptr來打破循環(huán)和表示可選性(比如實(shí)現(xiàn)一個對象緩存)
// C++11 class gadget; class widget { private: shared_ptr<gadget> g; // if shared ownership }; class gadget { private: weak_ptr<widget> w; };
如果你了解到另外一個對象比你的生存周期要長,并且你想觀察這個對象,那么使用原生指針(raw pointer)。
// C++11
class node {
vector<unique_ptr<node>> children;
node* parent;
public:
:::
};
3. Nullptr
用nullptr來表示一個空指針,不要再使用數(shù)字0或者宏NULL來表示空指針了,因?yàn)檫@些是模棱兩可的,既能表示整形也可表示指針。
// C++98
int* p = 0;
// C++11
int* p = nullptr;
4. Range for
對一個范圍內(nèi)的元素進(jìn)行有序訪問,基于range的for循環(huán)會是更方便的用法。
// C++98
for( vector<int>::iterator i = v.begin(); i != v.end(); ++i ) {
total += *i;
}
// C++11
for( auto d : v ) {
total += d;
}
5. 非成員begin和end
使用非成員函數(shù)begin(x)和end(x)(不是x.begin()和x.end()),因?yàn)閎egin(x)和end(x)是可擴(kuò)展的,能同所有容器類型一塊工作——甚至數(shù)組也可以——并不是只針對提供了STL風(fēng)格的x.begin()和x.end()成員函數(shù)的容器。
如果你正在使用一個非STL集合類型,這個類型提供迭代器但不是STL風(fēng)格的x.begin()和x.end(),你可以對他的非成員函數(shù)begin()和end()進(jìn)行重載,這樣你就可以使用同STL容器同樣的風(fēng)格進(jìn)行編碼。標(biāo)準(zhǔn)中舉了一個例子:數(shù)組,并且提供了對象的begin和end函數(shù):
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) );
6. Lambda函數(shù)和算法
Lambda表達(dá)式改變了游戲規(guī)則,它會時不時的改變你的編碼方式,這種方式優(yōu)雅并且快速。Lambda使現(xiàn)存STL算法實(shí)用性提高了百倍。
新增加的C++庫的設(shè)計都以支持lambad表達(dá)式為前提(例如:PPL),甚至有一些庫需要通過你編寫lambda表達(dá)式來使用庫(例如:c++ AMP)。
這里有個例子,找到v中的>X并且<Y的第一個元素。在C++11中,最簡單并且干凈的代碼是使用標(biāo)準(zhǔn)算法。
// 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; } );
想使用一個循環(huán)或者類似的語言特性(language feature)但實(shí)際上在該語言中并不存在,怎么辦?將其實(shí)現(xiàn)成模板函數(shù)(庫算法)就可以了,多虧了lambda,使用它就像是用一個語言特性一樣的方便,但是更靈活,因?yàn)樗_實(shí)是一個庫而不是一個固定的語言特性。
// C#
lock( mut_x ) {
... use x ...
}
// C++11 without lambdas: already nice, and more flexible (e.g., can use timeouts, other options)
{
lock_guard<mutex> hold { mut_x };
... use x ...
}
// C++11 with lambdas, and a helper algorithm: C# syntax in C++
// Algorithm: template<typename T> void lock( T& t, F f ) { lock_guard hold(t); f(); }
lock( mut_x, [&]{
... use x ...
});
熟悉一下lambda吧,你會發(fā)現(xiàn)他們很有用,并不只是在c++中,它們已經(jīng)在幾個主流語言中得到支持并且流行開來。
7. Move/&&
把move當(dāng)作是對拷貝的優(yōu)化最合適不過了,雖然它也包含其他方面的東西(像完美轉(zhuǎn)發(fā)(perfect forwarding))
move語義改變了我們設(shè)計API的方式。我們會越來越多的將函數(shù)設(shè)計成return by value。
// C++98: alternatives to avoid copying
vector<int>* make_big_vector(); // option 1: return by pointer: no copy, but don't forget to delete
:::
vector<int>* result = make_big_vector();
void make_big_vector( vector<int>& out ); // option 2: pass out by reference: no copy, but caller needs a named object
:::
vector<int> result;
make_big_vector( result );
// C++11: move
vector<int> make_big_vector(); // usually sufficient for 'callee-allocated out' situations
:::
auto result = make_big_vector(); // guaranteed not to copy the vector
如果你想獲得比copy更高效的辦法,對你的類型使用move語義吧。
8. 統(tǒng)一初始化和初始化列表
沒有發(fā)生變化的:當(dāng)初始化一個non-POD或者auto的本地變量時,繼續(xù)使用熟悉的不帶額外花括號{}的=語法。
// C++98 or C++11
int a = 42; // still fine, as always
// C++ 11
auto x = begin(v); // no narrowing or non-initialization is possible
在其他情況中(特別是隨處可見的使用()來構(gòu)造對象),使用花括號{}會更好。使用花括號{}能避免一些潛在的問題:你不會突然得到一個收縮轉(zhuǎn)換(narrowing conversions)后的值(比如,float轉(zhuǎn)換成int),也不會有偶爾突發(fā)的未初始化POD成員變量或者數(shù)組的存在,也能避免在c++98中會碰到的奇怪事:你的代碼編譯沒問題,你需要的是變量但實(shí)際上你聲明了一個函數(shù),這都源于C++聲明語法的模糊不清,Scott Meyers的著名說法:“C++最令人苦惱的解析”。通過使用新風(fēng)格的語法上面解析問題會不復(fù)存在。
// C++98
rectangle w( origin(), extents() ); // oops, declares a function, if origin and extents are types
complex<double> c( 2.71828, 3.14159 );
int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
vector<int> v;
for( int i = 1; i <= 4; ++i ) v.push_back(i);
// C++11
rectangle w { origin(), extents() };
complex<double> c { 2.71828, 3.14159 };
int a[] { 1, 2, 3, 4 };
vector<int> v { 1, 2, 3, 4 };
新的{}語法在幾乎任何地方都能出色的工作。
// C++98
X::X( /*...*/ ) : mem1(init1), mem2(init2, init3) { /*...*/ }
// C++11
X::X( /*...*/ ) : mem1{init1}, mem2{init2, init3} { /*...*/ }
最后,有時候傳遞不帶(type-named temporary)的函數(shù)參數(shù)是很方便的:
void draw_rect( rectangle );
// C++98
draw_rect( rectangle( myobj.origin, selection.extents ) );
// C++11
draw_rect( { myobj.origin, selection.extents } );
我不喜歡使用花括號{}的唯一地方是在初始化一個非POD變量的時候,像 auto x= begin(v);使用花括號會使代碼不必要的丑陋,因?yàn)槲抑懒怂且粋€類類型,所以我不必?fù)?dān)心收縮轉(zhuǎn)換,并且現(xiàn)代編譯器已經(jīng)對額外的拷貝(或者額外move,如果類型是move-enabled)進(jìn)行了優(yōu)化。
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