C++11 六大核心特性深度解析

一、引言
        C++11 是 C++ 语言的一次革命性升级，它解决了旧版本在并发编程、内存管理和代码简洁性上的诸多痛点，引入了六大核心特性：STL 容器革新、智能指针、正则表达式、原子操作、Lambda 表达式，以及协程支持（需第三方库）。这些特性不仅提升了开发效率，还大幅优化了程序性能与安全性。

二、STL 容器
        C++11 对 STL 容器的改进体现在性能优化与新类型引入：

        无序容器（哈希表）：
        新增 unordered_map、unordered_set 等，基于哈希表实现，查询时间复杂度降至 O(1)，适用于高频键值访问场景（如缓存系统）。对比传统 map（红黑树实现，O(log n)），性能提升显著。
        unordered_map<string, int> word_count; // 哈希表存储词频
        静态数组 array：替代原生数组，提供迭代器支持和越界检查，增强安全性。
        单链表 forward_list：仅维护单向指针，内存占用比 list 减少 33%，适合插入删除频繁但无需回溯的场景。
        性能对比表：

三、智能指针：告别内存泄漏
        C++11 引入三种智能指针，基于 RAII（资源获取即初始化） 机制自动管理内存：

        unique_ptr：
        独占所有权，禁止拷贝（可通过 std::move 转移），适用于资源独占场景（如文件句柄）。
unique_ptr<FileHandler> handler = make_unique<FileHandler>("data.txt");
        shared_ptr：
        共享所有权，通过引用计数实现自动释放，需注意循环引用问题（结合 weak_ptr 解决）。
        weak_ptr：
        观察者模式，不增加引用计数，避免 shared_ptr 循环引用导致的内存泄漏。
        内存管理对比：传统指针：手动 new/delete，易漏删或重复释放。
        智能指针：自动生命周期管理，结合 make_shared 减少内存碎片。
四、正则表达式：字符串处理
        C++11 标准库 <regex> 提供完整的正则支持，涵盖匹配、搜索、替换功能：

        基本用法：

regex pattern(R"(\d+)");  // 匹配数字
smatch matches;
if (regex_search(text, matches, pattern)) {
    cout << "Found: " << matches[0](@ref) << endl;
}

        应用场景：
        数据清洗（提取邮箱、电话号）、日志解析（匹配特定格式）。
        性能提示：复杂正则表达式编译耗时，建议预编译并复用 regex 对象。

五、原子操作与多线程安全
        C++11 通过 <atomic> 库支持无锁编程，确保多线程环境下的数据一致性：

        原子类型：

atomic<int>、atomic_bool 等，保证操作的不可分割性，避免竞态条件。
atomic<int> counter(0);
counter.fetch_add(1, memory_order_relaxed); // 原子自增

        内存序（Memory Order）：
        提供 memory_order_relaxed、memory_order_seq_cst 等选项，平衡性能与一致性需求。
        案例：无锁队列、高性能计数器。

六、Lambda 表达式：函数式编程的利器
        Lambda 允许内联定义匿名函数，简化回调、算法定制等场景：

        语法结构：
        auto add = [](int a, int b) -> int { return a + b; };
        捕获列表：[=]（值捕获）、[&]（引用捕获），灵活控制变量作用域。
        与 STL 结合：

vector<int> nums = {3,1,4,2};
sort(nums.begin(), nums.end(), [](int a, int b) { return a > b; }); // 降序排序

        优势：替代函数对象（Functor），减少代码冗余，提升可读性。

七、协程：异步编程的新范式
        尽管 C++20 正式引入协程，但 C++11 可通过第三方库（如 Boost.Coroutine）实现类似功能：

        核心概念：协程允许函数挂起/恢复，简化异步 IO 和状态机逻辑。
        应用场景：游戏逻辑（非阻塞动画）、网络服务器（高并发请求处理）。
代码示例（基于 Boost）：

boost::coroutines::coroutine<void>::push_type task([](auto& yield) {
    yield(); // 挂起协程
});