c++ 11 新特性-详

1.概要

2.内容

C++11是C++标准的一个重要更新，引入了许多新特性和语言改进。以下是C++11的一些主要新特性：

1. 自动类型推导（auto）：
   • C++11中新增了auto关键字，它可以自动推导变量的类型，从而简化代码。编译器会根据初始化表达式自动推断变量的类型。
2. 统一的列表初始化：
   • 使用大括号{}可以进行统一的列表初始化，这适用于各种STL容器和自定义类型。
3. 类型推导关键字decltype：
   • 除了auto，C++11还引入了decltype关键字，用于在编译时推导表达式的类型。
4. nullptr关键字：
   • 替代了C++03中的NULL宏，nullptr是C++11中的一个新的字面量，用于表示空指针常量。
5. 范围for循环（range-based for loop）：
   • 简化了对容器（如vector、array等）的遍历。
6. 右值引用和移动语义：
   • 右值引用（&&）和移动语义允许在资源管理上更加高效，如移动构造函数和移动赋值操作符。
7. Lambda表达式：
   • 允许定义匿名函数对象，常用于回调函数和算法中。
8. 关键字default和delete：
   • 允许明确指定类或结构体的成员函数（如构造函数、析构函数、拷贝构造函数、赋值操作符等）的默认实现或删除它们。
9. 可变参数模板（variadic templates）：
   • 允许定义接受任意数量和类型参数的函数模板和类模板。
10. 线程库：
    • C++11引入了线程库，包括线程管理、互斥锁、条件变量等，用于支持多线程编程。
11. 包装器（std::function）：
    • 是一种通用的、多态的函数包装器，可以将任何可调用目标（如函数、lambda表达式、函数对象等）封装为std::function对象，并可以存储、复制和调用它们。
12. 原子操作：
    • 提供了一组原子操作函数和宏，用于多线程环境中的无锁编程。
13. emplace_back：
    • 是某些容器（如std::vector）的新成员函数，它允许在容器内部直接构造元素，避免了不必要的拷贝或移动操作。

这些新特性大大提高了C++语言的易用性、安全性和性能，使得C++在现代软件开发中更加具有竞争力。

3.关联知识 

1.包装器（std::function） 

std::function 是 C++11 引入的一个标准库模板类，用于封装任何可以调用的目标（callable target）。它提供了一种通用的、类型安全的方式来存储和调用函数、lambda 表达式、绑定表达式或其他函数对象，以及指向成员函数的指针和指向数据成员的指针。std::function 使得函数可以作为一等公民在 C++ 中被使用和传递。

主要特性

1. 通用性：std::function 可以封装几乎任何类型的可调用对象，包括普通函数、lambda 表达式、std::bind 结果、函数指针、以及具有 operator() 的对象。

2. 类型擦除：std::function 通过类型擦除（type erasure）技术，使得不同类型的可调用对象可以被统一存储和调用，而无需关心其具体类型。

3. 空状态：std::function 可以表示一个“空”状态，即没有封装任何可调用对象。此时调用它将引发 std::bad_function_call 异常。

使用示例

#include <iostream>
#include <functional>

void foo(int x) {
    std::cout << "foo(" << x << ")" << std::endl;
}

int main() {
    // 封装普通函数
    std::function<void(int)> f1 = foo;
    f1(42);  // 输出：foo(42)

    // 封装 lambda 表达式
    std::function<void(int)> f2 = [](int x) {
        std::cout << "lambda(" << x << ")" << std::endl;
    };
    f2(42);  // 输出：lambda(42)

    // 封装 std::bind 结果
    auto boundFunc = std::bind([](int x, const std::string& str) {
        std::cout << str << "(" << x << ")" << std::endl;
    }, std::placeholders::_1, "bound function");
    std::function<void(int)> f3 = boundFunc;
    f3(42);  // 输出：bound function(42)

    // 检查是否为空
    std::function<void(int)> f4;
    if (!f4) {
        std::cout << "f4 is empty" << std::endl;
    }

    return 0;
}

注意事项

1. 性能开销：由于 std::function 使用了类型擦除和动态内存分配，它可能带来一定的性能开销。在性能敏感的场合，应谨慎使用。

2. 异常安全性：当 std::function 被复制或移动时，如果它封装了一个抛出异常的可调用对象，那么这些操作可能会抛出异常。

3. 空 std::function 的调用：调用一个空的 std::function 将导致 std::bad_function_call 异常被抛出。

std::function 是 C++11 中一个非常强大的特性，它极大地增强了 C++ 中函数和可调用对象的灵活性和可用性。通过 std::function，我们可以更方便地编写泛型代码，以及实现回调、事件处理等功能。