掌握现代C++核心新特性（上）

掌握现代C++核心特性（上）

1. 智能指针工厂：make_unique 与 make_shared (C++14起)

• 为何使用？ 避免显式使用new，提升异常安全性并减少代码冗余。
• 核心优势：
  • 消除重复类型声明：编译器自动推导类型，避免 std::unique_ptr<MyClass>(new MyClass(...)) 的冗余。
  • 编译加速 & 代码精简：减少重复类型信息，降低编译开销和最终二进制大小。
  • make_shared 的额外优势：通常单次内存分配同时创建对象和控制块，效率更高（但也延长了控制块生命周期）。
• 最佳实践： 优先使用 make_unique 和 make_shared 替代直接 new + 智能指针构造函数。

2. 性能利器：移动语义与 std::move() (C++11起)

移动语义彻底改变了资源管理方式，告别不必要的深拷贝。

功能	核心价值
大幅提升性能	避免昂贵资源（内存、文件句柄、网络连接等）的深拷贝，仅转移所有权。
转移资源所有权	源对象资源被“搬空”（进入有效但未指定状态），目标对象接管所有权。
优化临时对象	高效处理函数返回值，极大提升 STL 容器（如 vector::push_back）操作效率。

关键点： std::move() 本身不移动任何东西！它仅将左值无条件转换为右值引用，告知编译器“此对象可被移走资源”。

3. 安全之选：四种强制类型转换操作符 (C++11起)

摒弃C风格强制转换 (type)expr，使用更安全、意图明确的转换操作符：

操作符	核心用途	安全性说明
reinterpret_cast	底层位模式重新解释（如：指针↔整数、不同类型指针互转）。	最强大也最危险，极易引发未定义行为。
static_cast	基本类型转换、void*↔具体类型指针、有继承关系的类指针/引用向上/向下转换（向下转换无运行时检查）。	相对安全，编译时检查。
const_cast	修改类型的 const 或 volatile 属性（“常量性”）。	谨慎使用，主要用于兼容旧接口。
dynamic_cast	运行时安全的类层次间向下或交叉转换（指针转换失败返回 nullptr，引用转换失败抛出 std::bad_cast）。	最安全（需RTTI支持，有运行时开销）。

核心准则： 优先选择限制最多的可行转换操作符（例如，能用 static_cast 就不用 reinterpret_cast）。

4. 类型萃取利器：std::remove_pointer (C++11起)

• 头文件： <type_traits>
• 作用： 若 T 是指针类型（如 int*, const MyClass*），则提供成员 type 为其指向的类型（int, const MyClass）；若 T 非指针，则 type 即为 T 本身。
• 典型应用： 在模板元编程中，需要剥离指针修饰符获取底层类型时非常有用。

using PtrType = int*;
using BaseType = std::remove_pointer<PtrType>::type; // BaseType 是 int

5. 简化访问：结构化绑定 (C++17起)

轻松解包结构体、元组（std::tuple）、数组、std::pair 等复合类型成员到独立变量。

std::map<int, std::string> myMap = {{1, "one"}, {2, "two"}, {3, "three"}};
// 清晰解包 key 和 value
for (const auto& [key, value] : myMap) { //  注意: 是 & [ ] 符号
    std::cout << "key:" << key << ", value:" << value << std::endl;
}

要点：

• 绑定变量数量必须严格匹配结构体成员数、元组大小等。
• 主要用于静态结构（编译期确定成员数量和类型），不适用于运行时动态变化的数据结构。

6. 文件系统新标准：std::filesystem (C++17起)

• 头文件： <filesystem> (常用别名 namespace fs = std::filesystem;)
• 价值： 提供跨平台、类型安全的文件和目录操作库，告别平台特定API（如Win32 API, POSIX）。
• 核心功能：
  • 路径操作： fs::path 类及其方法（/操作符拼接、filename()、extension()、parent_path()等）。
  • 查询与操作：
    • 创建：create_directory, create_directories (递归创建)
    • 删除：remove (文件/空目录), remove_all (递归删除)
    • 检查：exists, is_directory, is_regular_file, is_symlink
  • 文件信息： file_size, space (获取磁盘空间)
  • 文件操作：
    • 复制：copy, copy_file (可控制覆盖行为), copy_symlink
    • 移动/重命名：rename, 移动语义的 fs::path 赋值
  • 目录遍历：
    • fs::directory_iterator (单层遍历)
    • fs::recursive_directory_iterator (递归遍历)
  • 属性与权限： last_write_time (最后修改时间), permissions (设置/获取权限)
  • 错误处理： 使用 std::error_code 参数或抛出 fs::filesystem_error 异常。