您所在的位置:开发 > 行业新闻 > 掀起C++ 11的神秘面纱

掀起C++ 11的神秘面纱

2011-06-22 09:43 Danny Kalev 翻译:黄永兵 51CTO 字号:T | T
一键收藏,随时查看,分享好友!

C++之父Bjame Stroustrup最近说C++11就像一个新语言,的确,C++11核心已经发生了巨大的变化,它现在支持Lambda表达式,对象类型自动推断,统一的初始化语法,委托构造函数,deleted和defaulted函数声明nullptr,以及最重要的右值引用。

AD:

【51CTO 6月21日外电头条】C++之父Bjame Stroustrup最近说C++11就像一个新语言,的确,C++11核心已经发生了巨大的变化,它现在支持Lambda表达式,对象类型自动推断,统一的初始化语法,委托构造函数,deleted和defaulted函数声明nullptr,以及最重要的右值引用。

 

【编辑推荐】

C++0x FAQ中文版(http://imcc.blogbus.com/logs/106046323.html

C++11标准库也使用新的算法,新的容器类,原子操作,类型特征,正则表达式,新的智能指针,async()函数和多线程库进行了改造。

C++11的新内核和库特性完整列表请移步这里(http://www2.research.att.com/~bs/C++0xFAQ.html) C++标准在1998年获得通过后,有两位委员会委员预言,下一代C++标准将“肯定”包括内置的垃圾回收器(GC),但可能不会支持多线程,因为定义一个可移植的线程模型涉及到的技术太复杂了,13年后,新的C++标准C++11也接近完成,你猜怎么着?让那两位委员没想到的是,本次更新还是没有包括GC,但却包括了一个先进的线程库。

在这篇文章中,我将介绍C++11标准中发生的最大变化,以及为什么应该引起注意,正如你将看到的,线程库不是唯一的变化,新标准采纳了数十位专家的意见,使C++变得更有意义。正如Rogers Cadenhead指出的那样,它们就像迪斯科、宠物石和长胸毛的奥运游泳选手一样不可思议。

首先,让我们看看C++11核心语言的一些突出特性。

Lambda表达式

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:

  1. [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:

  1. int main()  
  2. {  
  3.    char s[]="Hello World!";  
  4.    int Uppercase = 0; //modified by the lambda  
  5.    for_each(s, s+sizeof(s), [&Uppercase] (char c) {  
  6.     if (isupper(c))  
  7.      Uppercase++;  
  8.     });  
  9.  cout<< Uppercase<<" uppercase letters in: "<< s<<endl;  

这是因为,如果你定义的函数主体被放置在另一个函数调用内部,[&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。

自动类型推断和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,对象的声明包括在初始化代码中,C++11利用了这个优势,允许你声明对象时不指定类型:

  1. auto x=0; //x has type int because 0 is int  
  2. auto c='a'//char  
  3. auto d=0.5; //double  
  4. auto national_debt=14400000000000LL;//long long 

相反,你可以声明下面这样的迭代器:

  1. void fucn(const vector<int> &vi)  
  2. {  
  3. vector<int>::const_iterator ci=vi.begin();  
  4. }  

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,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。

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

统一初始化语法

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:

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

在某些情况下,你也可以使用“=”符号进行初始化:

  1. std::string s="hello";  
  2. int x=5;  

对于POD聚合,你还可以使用大括号:

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

最后,构造函数使用成员进行初始化:

  1. struct S {  
  2.  int x;  
  3.  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。

  1. class C  
  2. {  
  3. int a;  
  4. int b;  
  5. public:  
  6.  C(int i, int j);  
  7. };  
  8.  
  9. C c {0,0}; //C++11 only. Equivalent to: C c(0,0);  
  10.  
  11. int* a = new int[3] { 1, 2, 0 }; /C++11 only  
  12.  
  13. class X {  
  14.   int a[4];  
  15. public:  
  16.   X() : a{1,2,3,4} {} //C++11, member array initializer  
  17. }; 

关于容器,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:

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

类似地,C++11支持类似的数据成员类内初始化:

  1. class C  
  2. {  
  3.  int a=7; //C++11 only  
  4. public:  
  5.  C();  
  6. };  

Deleted和Defaulted函数

一个表单中的函数:

  1. struct A  
  2. {  
  3.  A()=default//C++11  
  4.  virtual ~A()=default//C++11  
  5. };  

被称为一个defaulted函数,“=default;”告诉编译器为函数生成默认的实现。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苦差事。

与defaulted函数相反的是deleted函数:

  1. int func()=delete;

Deleted函数对防止对象复制很有用,回想一下C++自动为类声明一个副本构造函数和一个赋值操作符,要禁用复制,声明这两个特殊的成员函数=delete即可:

  1. struct NoCopy  
  2. {  
  3.     NoCopy & operator =( const NoCopy & ) = delete;  
  4.     NoCopy ( const NoCopy & ) = delete;  
  5. };  
  6. NoCopy a;  
  7. NoCopy b(a); //compilation error, copy ctor is deleted  

nullptr

C++终于有一个关键字指定一个空指针常量了,nullptr取代了有错误倾向的null和文字0,这两个被用来作为空指针替代品已经有很多年的历史了,nullptr是一个强类型:

  1. void f(int); //#1  
  2. void f(char *);//#2  
  3. //C++03  
  4. f(0); //which f is called?  
  5. //C++11  
  6. f(nullptr) //unambiguous, calls #2  

nullptr适用于所有指针类别,包括函数指针和成员指针: 

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

委托构造函数

在C++11中,构造函数可以调用相同类中的其它构造函数:

  1. class M //C++11 delegating constructors  
  2. {  
  3.  int x, y;  
  4.  char *p;  
  5. public:  
  6.  M(int v) : x(v), y(0),  p(new char [MAX])  {} //#1 target  
  7.  M(): M(0) {cout<<"delegating ctor"<  

构造函数#2,委托构造函数,调用目标构造函数#1。

右值引用

C++03中的引用类型只能绑定左值,C++11引入了一种新型引用类型,叫做右值引用,右值引用可以绑定左值,例如,临时对象和字面量。增加右值引用的主要原因是move(移动)语义,它和传统的复制不一样,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”的资源,在某些情况下,复制一个对象代价既高又没有必要,可以用一个移动操作代替,如果你想评估移动带来的性能收益,可以考虑字符串交换,一个幼稚的实现如下:

  1. void naiveswap(string &a, string & b)  
  2. {  
  3.  string temp = a;  
  4.  a=b;  
  5.  b=temp;  
  6. }  

像这样写代价是很高的,复制字符串必须分配原始内存,将字符从源位置复制到目标位置,相反,移动字符串仅仅是交换两个数据成员,不用分配内存,复制char数组和删除内存:

  1. void moveswapstr(string& empty, string & filled)  

  2. {  

  3. //pseudo code, but you get the idea  

  4.  size_t sz=empty.size();  

  5.  const char *p= empty.data();  

  6. //move filled's resources to empty  

  7.  empty.setsize(filled.size());  

  8.  empty.setdata(filled.data());  

  9. //filled becomes empty  

  10.  filled.setsize(sz);  

  11.  filled.setdata(p);  

  12. }  

如果你实现的类支持移动,你可以像下面这样声明一个移动构造函数和一个移动赋值操作符:

  1. class Movable  
  2. {  
  3. Movable (Movable&&); //move constructor  
  4. Movable&& operator=(Movable&&); //move assignment operator  
  5. };  

C++11标准库广泛使用了移动语义,许多算法和容器现在都为移动做了优化。

C++11标准库

C++于2003年以库技术报告1(TR1)的形式经历了重大改版,TR1包括新的容器类(unordered_set,unordered_map,unordered_multiset和unordered_multimap)和多个支撑正则表达式、元组和函数对象封装器等的新库。随着C++11标准获得通过,TR1和自它首次发布以来新增的库被正式纳入标准的C++标准,下面是C++11标准库的一些特性:

线程库

站在程序员的角度来看,C++11最重要的新功能毫无疑问是并行操作,C++11拥有一个代表执行线程的线程类,在并行环境中用于同步,async()函数模板启动并行任务,为线程独特的数据声明thread_local存储类型。如果你想找C++11线程库的快速教程,请阅读Anthony William的“C++0x中更简单的多线程”。

新的智能指针类

C++98只定义了一个智能指针类auto_ptr,它现在已经被废弃了,C++11引入了新的智能指针类shared_ptr和最近添加的unique_ptr,两者都兼容其它标准库组件,因此你可以在标准容器内安全保存这些智能指针,并使用标准算法操作它们。

新的算法

C++11标准库定义了新的算法模仿all_of(),any_of()和none_of()操作,下面列出适用于ispositive()到(first, first+n)范围,且使用all_of(), any_of() and none_of() 检查范围的属性的谓词:

  1. #include <algorithm>  
  2. //C++11 code  
  3. //are all of the elements positive?  
  4. all_of(first, first+n, ispositive()); //false  
  5. //is there at least one positive element?  
  6. any_of(first, first+n, ispositive());//true  
  7. // are none of the elements positive?  
  8. none_of(first, first+n, ispositive()); //false  

一种新型copy_n算法也可用了,使用copy_n()函数,复制一个包含5个元素的数组到另一个数组的代码如下:

  1. #include  
  2. int source[5]={0,12,34,50,80};  
  3. int target[5];  
  4. //copy 5 elements from source to target  
  5. copy_n(source,5,target);  

算法iota()创建了一个值顺序递增的范围,好像分配一个初始值给*first,然后使用前缀++使值递增,在下面的代码中,iota()分配连续值{10,11,12,13,14}给数组arr,并将{‘a’,’b’,’c’}分配给char数组c。

  1. include <numeric>  
  2. int a[5]={0};  
  3. char c[3]={0};  
  4. iota(a, a+5, 10); //changes a to {10,11,12,13,14}  
  5. iota(c, c+3, 'a'); //{'a','b','c'}  

C++11仍然缺乏一些有用的库,如XML API,套接字,GUI,反射以及前面提到的一个合适的自动垃圾回收器,但C++11的确也带来了许多新特性,让C++变得更加安全,高效,易学易用。

如果C++11的变化对你来说太大的话,也不要惊慌,多花些时间逐渐消化这一切,当你完全吸收了C++11的变化后,你可能就会同意Stroustrup的说法:C++11感觉就像一个新语言,一个更好的新语言。

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

原文名:The Biggest Changes in C++11

【编辑推荐】

  1. 一个实用主义者的观点:如何学习使用C++
  2. 程序员新招:Java与C++混合编程
【责任编辑:艾婧 TEL:(010)68476606】



分享到:

  1. 彻底透视CDN痛点,互联网老兵聊聊CDN的那些事儿!
  2. 3行Python代码完成人脸识别

热点职位

更多>>

热点专题

更多>>

读书

'ASP.NET'程序设计教程
《ASP.NET程序设计教程》是在总结多年ASP.NET教学和应用项目开发经验基础上编写完成的,编写过程中充分吸取了其他畅销实用教程的

51CTO旗下网站

领先的IT技术网站 51CTO 领先的中文存储媒体 WatchStor 中国首个CIO网站 CIOage 中国首家数字医疗网站 HC3i 51CTO学院