賴勇浩（http://laiyonghao.com）
聲明：本文源自 Danny Kalev 在 2011 年 6 月 21 日發(fā)表的《The Biggest Changes in C++11(and Why You Should Care)》一文，幾乎所有內(nèi)容都搬了過(guò)來(lái)，但不是全文照譯，有困惑之處，請(qǐng)參詳原文（http://www.softwarequalityconnection.com/2011/06/the-biggest-changes-in-c11-and-why-you-should-care/ ）。
注：作者 Danny Kalev 曾是 C++ 標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)成員。
Lambda 表達(dá)式
Lambda 表達(dá)式的形式是這樣的：
- [capture](parameters)->return-type {body}
來(lái)看個(gè)計(jì)數(shù)某個(gè)字符序列中有幾個(gè)大寫字母的例子：
- int main()
- {
- char s[]="Hello World!";
- int Uppercase = 0; //modified by the lambda
- for_each(s, s+sizeof(s), [&Uppercase] (char c) {
- if (isupper(c))
- Uppercase++;
- });
- cout<< Uppercase<<" uppercase letters in: "<< s<<endl;
- }
其中 [&Uppercase] 中的 & 的意義是 lambda 函數(shù)體要獲取一個(gè) Uppercase 引用，以便能夠改變它的值，如果沒(méi)有 &，那就 Uppercase 將以傳值的形式傳遞過(guò)去。
自動(dòng)類型推導(dǎo)和 decltype
在 C++03 中，聲明對(duì)象的同時(shí)必須指明其類型，其實(shí)大多數(shù)情況下，聲明對(duì)象的同時(shí)也會(huì)包括一個(gè)初始值，C++11 在這種情況下就能夠讓你聲明對(duì)象時(shí)不再指定類型了：
- auto x=0; //0 是 int 類型，所以 x 也是 int 類型
- auto c='a'; //char
- auto d=0.5; //double
- auto national_debt=14400000000000LL;//long long
這個(gè)特性在對(duì)象的類型很大很長(zhǎng)的時(shí)候很有用，如：
- void func(const vector<int> &vi)
- {
- vector<int>::const_iterator ci=vi.begin();
- }
那個(gè)迭代器可以聲明為：
C++11 也提供了從對(duì)象或表達(dá)式中“俘獲”類型的機(jī)制，新的操作符 decltype 可以從一個(gè)表達(dá)式中“俘獲”其結(jié)果的類型并“返回”：
- const vector<int> vi;
- typedef decltype (vi.begin()) CIT;
- CIT another_const_iterator;
統(tǒng)一的初始化語(yǔ)法
C++ 最少有 4 種不同的初始化形式，如括號(hào)內(nèi)初始化，見(jiàn)：
- std::string s("hello");
- int m=int(); //default initialization
還有等號(hào)形式的：
- std::string s="hello";
- int x=5;
對(duì)于 POD 集合，又可以用大括號(hào)：
- int arr[4]={0,1,2,3};
- struct tm today={0};
最后還有構(gòu)造函數(shù)的成員初始化：
- struct S {
- int x;
- S(): x(0) {} };
這么多初始化形式，不僅菜鳥會(huì)搞得很頭大，高手也吃不消。更慘的是 C++03 中居然不能初始化 POD 數(shù)組的類成員，也不能在使用 new[] 的時(shí)候初始 POD 數(shù)組，操蛋啊！C++11 就用大括號(hào)一統(tǒng)天下了：
- class C
- {
- int a;
- int b;
- public:
- C(int i, int j);
- };
- C c {0,0}; //C++11 only. 相當(dāng)于 C c(0,0);
- int* a = new int[3] { 1, 2, 0 }; /C++11 only
- class X {
- int a[4];
- public:
- X() : a{1,2,3,4} {} //C++11, 初始化數(shù)組成員
- };
還有一大好事就是對(duì)于容器來(lái)說(shuō)，終于可以擺脫 push_back() 調(diào)用了，C++11中可以直觀地初始化容器了：
- // C++11 container initializer
- vector vs<string>={ "first", "second", "third"};
- map singers =
- { {"Lady Gaga", "+1 (212) 555-7890"},
- {"Beyonce Knowles", "+1 (212) 555-0987"}};
而類中的數(shù)據(jù)成員初始化也得到了支持：
- class C
- {
- int a=7; //C++11 only
- public:
- C();
- };
deleted 函數(shù)和 defaulted 函數(shù)
像以下形式的函數(shù)：
- struct A
- {
- A()=default; //C++11
- virtual ~A()=default; //C++11
- };
叫做 defaulted 函數(shù)，=default; 指示編譯器生成該函數(shù)的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)。這有兩個(gè)好處：一是讓程序員輕松了，少敲鍵盤，二是有更好的性能。
與 defaulted 函數(shù)相對(duì)的就是 deleted 函數(shù)：
這貨有一大用途就是實(shí)現(xiàn) noncopyabe 防止對(duì)象拷貝，要想禁止拷貝，用 =deleted 聲明一下兩個(gè)關(guān)鍵的成員函數(shù)就可以了：
- struct NoCopy
- {
- NoCopy & operator =( const NoCopy & ) = delete;
- NoCopy ( const NoCopy & ) = delete;
- };
- NoCopy a;
- NoCopy b(a); //編譯錯(cuò)誤，拷貝構(gòu)造函數(shù)是 deleted 函數(shù)
nullptr
nullptr 是一個(gè)新的 C++ 關(guān)鍵字，它是空指針常量，它是用來(lái)替代高風(fēng)險(xiǎn)的 NULL 宏和 0 字面量的。nullptr 是強(qiáng)類型的：
- void f(int); //#1
- void f(char *);//#2
- //C++03
- f(0); //調(diào)用的是哪個(gè) f?
- //C++11
- f(nullptr) //毫無(wú)疑問(wèn)，調(diào)用的是 #2
所有跟指針有關(guān)的地方都可以用 nullptr，包括函數(shù)指針和成員指針：
- const char *pc=str.c_str(); //data pointers
- if (pc!=nullptr)
- cout<<pc<<endl;
- int (A::*pmf)()=nullptr; //指向成員函數(shù)的指針
- void (*pmf)()=nullptr; //指向函數(shù)的指針
委托構(gòu)造函數(shù)
C++11 中構(gòu)造函數(shù)可以調(diào)用同一個(gè)類的另一個(gè)構(gòu)造函數(shù)：
- class M //C++11 delegating constructors
- {
- int x, y;
- char *p;
- public:
- M(int v) : x(v), y(0), p(new char [MAX]) {} //#1 target
- M(): M(0) {cout<<"delegating ctor"<<end;} //#2 delegating
#2 就是所謂的委托構(gòu)造函數(shù)，調(diào)用了真正的構(gòu)造函數(shù) #1。
右值引用
在 C++03 中的引用類型是只綁定左值的，C++11 引用一個(gè)新的引用類型叫右值引用類型，它是綁定到右值的，如臨時(shí)對(duì)象或字面量。
增加右值引用的主要原因是為了實(shí)現(xiàn) move 語(yǔ)義。與傳統(tǒng)的拷貝不同，move 的意思是目標(biāo)對(duì)象“竊取”原對(duì)象的資源，并將源置于“空”狀態(tài)。當(dāng)拷貝一個(gè)對(duì)象時(shí)，其實(shí)代價(jià)昂貴且無(wú)必要，move 操作就可以替代它。如在 string 交換的時(shí)候，使用 move 意義就有巨大的性能提升，如原方案是這樣的：
- void naiveswap(string &a, string & b)
- {
- string temp = a;
- a=b;
- b=temp;
- }
這種方案很傻很天真，很慢，因?yàn)樾枰暾?qǐng)內(nèi)存，然后拷貝字符，而 move 就只需要交換兩個(gè)數(shù)據(jù)成員，無(wú)須申請(qǐng)、釋放內(nèi)存和拷貝字符數(shù)組：
- void moveswapstr(string& empty, string & filled)
- {
- //pseudo code, but you get the idea
- size_t sz=empty.size();
- const char *p= empty.data();
- //move filled's resources to empty
- empty.setsize(filled.size());
- empty.setdata(filled.data());
- //filled becomes empty
- filled.setsize(sz);
- filled.setdata(p);
- }
要實(shí)現(xiàn)支持 move 的類，需要聲明 move 構(gòu)造函數(shù)和 move 賦值操作符，如下：
- class Movable
- {
- Movable (Movable&&); //move constructor
- Movable&& operator=(Movable&&); //move assignment operator
- };
C++11 的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)廣泛使用 move 語(yǔ)義，很多算法和容器都已經(jīng)使用 move 語(yǔ)義優(yōu)化過(guò)了。
C++11 的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)
除 TR1 包含的新容器（unordered_set, unordered_map, unordered_multiset, 和unordered_multimap），還有一些新的庫(kù)，如正則表達(dá)式，tuple，函數(shù)對(duì)象封裝器等。下面介紹一些 C++11 的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)新特性：
線程庫(kù)
從程序員的角度來(lái)看，C++11 最重要的特性就是并發(fā)了。C++11 提供了 thread 類，也提供了 promise 和 future 用以并發(fā)環(huán)境中的同步，用 async() 函數(shù)模板執(zhí)行并發(fā)任務(wù)，和 thread_local 存儲(chǔ)聲明為特定線程獨(dú)占的數(shù)據(jù)，這里（http://www.devx.com/SpecialReports/Article/38883）有一個(gè)簡(jiǎn)單 的 C++11 線程庫(kù)教程（英文）。
新的智能指針類
C++98 定義的唯一的智能指針類 auto_ptr 已經(jīng)被棄用，C++11 引入了新的智能針對(duì)類 shared_ptr 和 unique_ptr。它們都是標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的其它組件兼容，可以安全地把智能指針存入標(biāo)準(zhǔn)容器，也可以安全地用標(biāo)準(zhǔn)算法“倒騰”它們。
新的算法
主要是 all_of()、any_of() 和 none_of()，下面是例子：
- #include <algorithm>
- //C++11 code
- //are all of the elements positive?
- all_of(first, first+n, ispositive()); //false
- //is there at least one positive element?
- any_of(first, first+n, ispositive());//true
- // are none of the elements positive?
- none_of(first, first+n, ispositive()); //false
還有一個(gè)新的 copy_n：
- #include <algorithm>
- int source[5]={0,12,34,50,80};
- int target[5];
- //從 source 拷貝 5 個(gè)元素到 target
- copy_n(source,5,target);
iota() 算法可以用來(lái)創(chuàng)建遞增序列，它先把初值賦值給 *first，然后用前置 ++ 操作符增長(zhǎng)初值并賦值到給下一個(gè)迭代器指向的元素，如下：
- #include <numeric>
- int a[5]={0};
- char c[3]={0};
- iota(a, a+5, 10); //changes a to {10,11,12,13,14}
- iota(c, c+3, 'a'); //{'a','b','c'}
是的，C++11 仍然缺少一些很有用的庫(kù)如 XML API，socket，GUI、反射——以及自動(dòng)垃圾收集。然而現(xiàn)有特性已經(jīng)讓 C++ 更安全、高效（是的，效率更高了，可以參見(jiàn) Google 的 基準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果http://www.itproportal.com/2011/06/07/googles-rates-c-most- complex-highest-performing-language/）以及更加易于學(xué)習(xí)和使用。
如果覺(jué)得 C++ 變化太大了，不必驚恐，花點(diǎn)時(shí)間來(lái)學(xué)習(xí)就好了。可能在你融會(huì)貫通新特性以后，你會(huì)同意 Stroustrup 的觀點(diǎn)：C++11 是一門新的語(yǔ)言——一個(gè)更好的 C++。