第十章：C++ 标准

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于 2025-03-10 21:51:50 首次发布

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C++ 语言不断演进，每个新版本都引入了新的特性和改进。本章将详细介绍 C++11、C++14、C++17、C++20 和 C++23 的重要特性及其对 C++ 开发的影响。通过对这些标准的学习，读者可以掌握现代 C++ 编程的最新趋势，提高代码的可维护性、性能和可扩展性。

C++11 标准是 C++ 语言历史上的一次重大更新，它引入了大量的新特性，使得 C++ 语言更加现代化和简洁。C++11 标准的目标是让 C++ 更加安全、表达力更强，同时提高代码的效率。

自动类型推导（auto）
- auto 关键字让编译器自动推导变量类型，减少冗余代码。
- 示例：
```
auto x = 42;  // x 的类型是 int
auto pi = 3.14159;  // pi 的类型是 double
```

范围-based for 循环

示例：

std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
for (auto& value : vec) {
    std::cout << value << std::endl;
}

智能指针（std::unique_ptr 和 std::shared_ptr）
- std::unique_ptr 和 std::shared_ptr 自动管理资源，减少内存泄漏风险。
- 示例：
```
std::unique_ptr<int> ptr = std::make_unique<int>(10);
std::shared_ptr<int> sptr = std::make_shared<int>(20);
```

并发编程支持（std::thread）

示例：

void print() {
    std::cout << "Hello from thread!" << std::endl;
}

int main() {
    std::thread t(print);
    t.join();
}

右值引用与移动语义
- 右值引用 (&&) 使得移动语义成为可能，提升性能，尤其是在大对象的复制过程中。
- 示例：
```
std::vector<int> make_vector() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3};
    return v;  // 使用移动语义
}
```
Lambda 表达式
- Lambda 表达式使得匿名函数更加简洁，可以作为回调或线程任务。
- 示例：
```
auto add = [](int a, int b) { return a + b; };
std::cout << add(3, 4) << std::endl;
```

泛型 lambda：允许 auto 作为 lambda 参数类型，自动生成模板 lambda，如 auto f = [](auto x, auto y){ return x+y; }; ([geeksforgeeks.org][1])。
constexpr 函数放宽：支持更多语句（如循环、条件、局部变量），增强编译期计算能力。
二进制字面量 (0b1010) 和 数字分隔符 (1'000'000) 。

std::make_unique：弥补 C++11 缺失，为 unique_ptr 提供工厂函数。
异构查找：关联容器支持用不同但可比较类型进行查找，如 set<string>.find("foo") ([zh.wikipedia.org][2])。
共享互斥锁 (shared_timed_mutex) 与 shared_lock ([en.wikipedia.org][3])。
std::is_final、std::cbegin/cend 等增强类型和迭代器支持 ([zh.wikipedia.org][2])。

结构化绑定：支持 auto [a, b] = tuple_or_struct; ([geeksforgeeks.org][1])。
if/switch 带初始化语句，例如 if (auto it = v.find(x); it != v.end()) … ([geeksforgeeks.org][4])。
模板类的参数推导：无需显式指定模板参数，如 std::pair p(1, 2); 。
inline 变量：支持头文件中常量的单一定义 ([geeksforgeeks.org][1])。
折叠表达式：简化变参模板，如 (… + args) 。
UTF‑8 字符字面量（u8'…'）、十六进制浮点数等 ([en.wikipedia.org][5])。
模板 template<auto> 和 非类型模板参数推导 ([stackoverflow.com][6])。

std::optional, std::variant, std::any, std::string_view 等新类型 ([zh.wikipedia.org][7])。
零开销节点操作：支持 extract(), merge()，高效操作 map/set 元素 ([zh.wikipedia.org][7])。
并行 STL 算法 (std::execution) 。
文件系统库 (<filesystem>)、std::invoke, std::apply 。

std::format, std::println：格式化输出支持。
std::expected：替代异常处理或错误码 ([geeksforgeeks.org][13])。
flat_map, flat_set, mdspan, generator, spanstream, stacktrace ([geeksforgeeks.org][13])。
std::byteswap, std::to_underlying, std::move_only_function, std::unreachable 等实用工具 ([geeksforgeeks.org][13])。
可作 constexpr 的 std::unique_ptr、bitset、cmath funcs 等 。
单子操作：optional/expected 添加 .and_then, .or_else等 ([zh.wikipedia.org][14])。

特性领域	C++14	C++17	C++20	C++23
语言	泛型 lambda, 放宽 constexpr, 二进制字面量	结构化绑定, 折叠表达式, inline 变量, 模板推导	Concepts, modules, coroutines, spaceship, ranges	简化隐式 move, `if consteval`, deducing this, 多维下标
标准库	make_unique, shared_mutex, 异构查找	optional/variant/any/string_view, filesystem, 并行算法	chrono 强化, ranges, to_array, 属性	format/println, expected, flat_map, mdspan, generator, stacktrace…