[学习笔记]现代c++11/14/17总结

语言可用性的强化

常量

1. nullptr
   传统c++会把NULL、0解析成一种东西，有些编译器会把NULL定义成((void*)0)或者0。使用NULL调用函数会导致c++重载特性混乱。比如：
   void foo(char*),
   void foo(int)
   foo(NULL)会调用foo(int).
   C++11 引入了 nullptr 关键字，专门用来区分空指针、0。而 nullptr 的类型为 nullptr_t，能够隐式的转换为任何指针或成员指针的类型，也能和他们进行相等或者不等的比较。

2. constexpr
   C++ 标准中数组的长度必须是一个常量表达式。constexpr关键字可以修饰函数和变量，作用是把编译时就把这些表达式直接优化并植入到程序运行时。

变量及初始化

1. if/switch 变量声明强化
   c++17后能够在if/switch语句中定义局部变量。比如：if(int i=0;i>=0){…}。
2. 初始化列表
   c++11加入std::initializer_list。初始化列表可以使用在类构造函数和普通函数上。
   void foo(std::initializer_list list) {…}
   Foo foo2 {3, 4};
3. 结构化绑定
   c++11加入。

#include <iostream>
#include <tuple>

std::tuple<int, double, std::string> f() {
    return std::make_tuple(1, 2.3, "456");
}

int main() {
    auto [x, y, z] = f();
    std::cout << x << ", " << y << ", " << z << std::endl;
    return 0;
}

类型推导

1. auto
   auto不能用于函数传参，不能推导数组类型。
2. decltype
   计算某个表达式的类型。
3. 尾返回类型推导
   C++11：尾返回类型（trailing return type）

template<typename T, typename U>
auto add2(T x, U y) -> decltype(x+y){
    return x + y;
}

C++14: 直接返回类型推导

template<typename T, typename U>
auto add3(T x, U y){
    return x + y;
}

4. decltype(auto)
   对转发函数或封装的返回类型进行推导。

std::string foo(){...}
decltpye(auto) foo1(){
	return foo();
}

5. if constexpr
   C++17 将 constexpr 这个关键字引入到 if 语句中，允许在代码中声明常量表达式的判断条件。
6. 区间for迭代
   C++11加入：for(auto item:arr){…}

模板

1. 外部模板
   C++11加入。显式的通知编译器何时进行模板的实例化。extern template class std::vector<double>;
2. 尖括号">"
   C++11加入。vector<vector<int>> a;
3. 类型别名模板
   typedef无法为模板定义一个别名，因此C++11加入using，支持对模板定义别名。using TrueDarkMagic = MagicType<std::vector, std::string>;
4. 变长参数模板
   C++11 加入了新的表示方法， 允许任意个数、任意类别的模板参数，同时也不需要在定义时将参数的个数固定：template<typename… Ts> class Magic;。个数为0的模板参数也可以。使用sizeof…()计算参数个数。
   变参模板展开
   C++17加入，作用是展开变长模板参数。
   初始化列表展开
5. 折叠表达式
   C++17加入。void foo(int …t);
6. 非类型模板参数推导
   C++11加入：template <typename T, int BufSize>
   C++17加入：template <auto value> void foo()；

面对对象

1. 委托构造
   C++11加入，使得在同一个类中的构造函数可以调用另一个构造函数。
2. 继承构造
   C++11加入，使用using继承构造函数。
3. 显式虚函数重载
   C++11加入override 和 final，防止意外重载虚函数。override告诉编译器这是一个重载函数，编译器将检查基函数是否存在这样的虚函数。final防止类继续被继承，终止虚函数继续重载。
4. 显式禁用默认函数
   C++11加入=default和=delete。
5. 强类型枚举
   C++11 引入了枚举类（enumeration class），并使用 enum class 的语法进行声明。

语言运行期的强化

Lambda表达式

1. 基础
   基本语法：

    [捕获列表](参数列表) mutable(可选) 异常属性 -> 返回类型 {
    // 函数体
    }
   

   值捕获：[value]{…}。捕获并复制函数上层上下文的参数，类似于函数传值。
   引用捕获：[&value]{…}。与值捕获类似，不同的是捕获的是引用。
   隐式捕获：[=]值捕获，[&]引用捕获，让编译器推导捕获列表。
   表达式捕获：C++14加入，允许右值捕获。被声明的捕获变量会根据表达式判断，判断方式与auto相同。[v1=1](int x,int y){return v1+x+y};_

2. 泛型Lambda
   auto不能用在函数参数上，因为这会与模板功能产生冲突。C++14开始，Lambda函数的形参可以是auto。

函数对象包装器

1. std::function
   是一种通用、多态的函数封装。
2. std::bind和std::placeholder
   std::bind 则是用来绑定函数调用的参数的。std::placeholder用来对参数占位、

右值引用

左值(lvalue, left value)，顾名思义就是赋值符号左边的值。准确来说， 左值是表达式（不一定是赋值表达式）后依然存在的持久对象。

右值(rvalue, right value)，右边的值，是指表达式结束后就不再存在的临时对象。
纯右值(prvalue, pure rvalue)，纯粹的右值，要么是纯粹的字面量，例如 10, true； 要么是求值结果相当于字面量或匿名临时对象，例如 1+2。非引用返回的临时变量、运算表达式产生的临时变量、 原始字面量、Lambda 表达式都属于纯右值。
将亡值(xvalue, expiring value)，是 C++11 为了引入右值引用而提出的概念（因此在传统 C++ 中， 纯右值和右值是同一个概念），也就是即将被销毁、却能够被移动的值。

移动语义

默认的移动操作，必须先复制再析构，造成了大量浪费资源的操作。

完美转发

无论模板参数是什么类型的引用，当且仅当实参类型为右引用时，模板参数才能被推导为右引用类型。std::forward 和 std::move 一样，没有做任何事情，std::move 单纯的将左值转化为右值， std::forward 也只是单纯的将参数做了一个类型的转换，从现象上来看， std::forward(v) 和 static_cast<T&&>(v) 是完全一样的。

无序容器

C++11 引入了两组无序容器：std::unordered_map/std::unordered_multimap 和 std::unordered_set/std::unordered_multiset。

元组

1. 基本操作
   关于元组的使用有三个核心的函数：
   std::make_tuple: 构造元组
   std::get: 获得元组某个位置的值
   std::tie: 元组拆包

2. 运行时索引
   使用 std::variant<>（C++ 17 引入），提供给 variant<> 的类型模板参数 可以让一个 variant<> 从而容纳提供的几种类型的变量（在其他语言，例如 Python/JavaScript 等，表现为动态类型）

3. 元组合并与遍历
   合并两个元组，这可以通过 std::tuple_cat 来实现。

智能指针与内存管理

1. RAII与引用计数
   C++11 引入了智能指针的概念，使用了引用计数的想法，让程序员不再需要关心手动释放内存。

2. std::shared_ptr
   std::shared_ptr 是一种智能指针，它能够记录多少个 shared_ptr 共同指向一个对象，从而消除显式的调用 delete，当引用计数变为零的时候就会将对象自动删除。
   std::make_shared 就能够用来消除显式的使用 new，所以std::make_shared 会分配创建传入参数中的对象， 并返回这个对象类型的std::shared_ptr指针。

3. std::unique_ptr
   std::unique_ptr 是一种独占的智能指针，它禁止其他智能指针与其共享同一个对象，从而保证代码的安全。

4. std::weak_ptr
   std::weak_ptr是一种弱引用（相比较而言 std::shared_ptr 就是一种强引用）。弱引用不会引起引用计数增加。