全新的C++语言

一、概述

C++ 的最初目标就是成为 “更好的 C”，因此新的标准首先要对基本的底层编程进行强化，能够反映当前计算机软硬件系统的最新发展和变化（例如多线程）。另一方面，C++对多线程范式的支持增加了语言的复杂度，通常一个范式就相当于其他的一门编程语言，学习难度大。为了使能够让C++吸引更多的用户，避免“曲高和寡”的局面，C++标准组委会有指定了一些具体的设计目标：

• 保持稳定性和兼容性
• 尽量使用库而不是扩展语言来增加新特性
• 对初级用户和高级用户都能提高良好的支持
• 增强类型的安全性
• 增强直接操作硬件时的效率和功能

新的C++11/14 标准基本实现了这些目标，而且依然较好地保持了与之前版本的兼容性。

二、左值与右值

1. 定义

C++11/14 标准描述了左值与右值的含义，简略如下：

• 所有表达式的结果不是左值就是右值
• 左值（lvalue）是一个函数或者对象实例
• 失效值（xvalue，expiring value）是生命周期即将结束的对象
• 广义左值（glvalue，generalized lvalue）包括左值和失效值
• 右值（rvalue）包括失效值、临时对象、以及不关联对象的值（如字面值）
• 纯右值（pvalue）是非失效值的那些右值

这里给一个简单的解释：左值是一个可以用来存储数据的变量，有实际的内存地址（即变量名），表达式结束后依然存在，（历史上）它因在赋值操作符左边而得名；而右值（更准确来说是“非左值”）是一个“匿名”的“临时”变量，它在表达式结束时生命周期终止，不能存放数据，可以被修改，以科研不被修改（被const 修饰）。基于此，我们可以总结出鉴别左值和右值的简单方法：

• 左值可以用取地址操作符 “&” 获取地址
• 右值则无法使用 “&” （报错）

int x = 0; //对象实例，有名，x是左值
int* p = &++x; //可以取地址，++x是左值
++x = 10;  //前置++返回的是左值，可以赋值
p = &x++;  //后置++返回的是一个临时对象，不能取地址或者赋值，是右值，报错

因为右值是“临时”的，生命周期即将结束，之后无人会关系它的值，所以我们可以把它的所有内容转移到其他对象中，消除昂贵的拷贝代价。

2. 右值引用

有了右值的概念，右值引用也应运而生，C++11/14 标准使用 “T&&” 的形式表示右值引用，而原来的 “T&” 则表示左值引用，两者可以简称为右引用和左引用，分别表示右值对象和左值对象（但在C++98 不能引用右值）。对一个对象使用右值引用，意味着显式地标记这个对象是右值，可以被转移来优化。同时也为它添加了一个“临时的名字”，生命周期得到了延长，不会在表达式结束时消失，而是与右值引用绑定到了一起。它们都可以被 const 修饰，“const&" 是一个”万能引用“，可以引用任何对象（但增加了常量性），虽然”const T&&" 是正确的，但因为右值引用对象是“临时的”，即将消失，对它增加常量性会使得它无法修改，也无法转移，没有实际意义。

int& r1 = ++x; //左值引用
int&& r2 = x++; //右值引用，引用了自增对象后的临时对象xvalue
const int& r3 = x++; //常量左值引用，也可以引用右值
const int&& r4 = x++; //常量右值引用，无意义
cout << r2 << endl;  //右引用延长生命期，右值对象在表达式结束后仍然存在

C++11/14对此做出了新的规定——引用折叠：对引用类型 TR（可能是左引用或右引用）再进行左引用操作是 T&，右引用操作则不变化（仍然是TR），因此函数参数如果使用 T&& 的形式将总保持不变。

3. 转移语义

因为右值引用对象可以被转移进而优化代码，所以C++11/14标准头文件< utility > 里专门定义了便捷函数 std::move()来实现“转移”对象，它是一个模板函数，声明如下：

template<class T>
typename remove_reference<T>::type&& move(T&& t) noexcept;

move() 函数其实并没有任何“转移”操作，只是把一个对象明确地转换为“匿名”的右值引用，也即是说对该对象确认是右值对象，可以被安全地转移，相当于：

static_cast<T&&>(t);  //静态强制转换， 转型为右值引用

C++11/14 标准为class 新增加了参数类型为 “T&& "的转移构造函数和转移赋值函数，只要类实现了这两个特殊函数就能够利用右值对象”零成本“构造，这就是转移语义。即现代C++语言优化性能的重要手段，只要对象被move()标记为右引用，就可以转移资源，不会进行”深拷贝“。以下实现转移构造函数和转移赋值函数：

class moveable
{
private:int x;
public:moveable() {}; //缺省构造函数moveable(moveable&& other)  //转移构造函数{std::swap(x, other.x);}moveable& operator=(moveable&& other) //转移赋值函数{std::swap(x, other.x);return *this;}
public:static moveable create() //工厂函数创建对象{moveable obj;   //栈上创建对象return obj;  //返回临时对象，即右值，会引发转移语义}
};

moveable类里有一个工厂函数，它直接返回函数内的局部变量obj，在函数返回时是一个临时对象，也就是右值(无需再使用std::move()），而moveable类被定义了转移构造函数，所以可以直接使用临时对象的值来创建对象，避免了拷贝的代价，如：

moveable m1;   //缺省构造函数创建对象 
moveable m2(std::move(m1)); //条用转移构造函数，m1被转移 
moveable m3 = moveable::create(); //调用转移赋值函数

C++标准库里的string、vector、deque等组件都实现了转移构造函数和转移赋值函数，可以利用转移语义优化，所以现在在函数里返回一个大容器对象是非常高效的。这些标准容器（std::array除外），还特别增加了emplace() 系列函数，可以使用语义直接插入元素，进一步提高了运行性能，如：

vector<complex<double>> v;  //标准序列容器
v.emplace(3, 4); //直接使用右值插入元素，无需构造再拷贝map<string, int> m;  //标准映射容器
m.emplace("metroid", "prime");  //直接使用右值插入元素，无需构造再拷贝

4. 完美转发

标准头文件< utility >里还有一个函数std::forward()，用于泛型编程时实现”完美转发“，可以把函数的参数原封不动的转发给其他函数，如下声明：

template <class T> T&& forward(T& t) noexcept;
template <class T> T&& forward(T&& t) noexcept;

forward()在使用时必须指定模板参数，它引用C++11/14 标准的引用折叠规则。

void check(int&)  //左值引用
{cout << "lvalue" << endl;
}void check(int&&) //右值引用
{ cout << "rvalue" << endl;
}template<typename T>
void print(T&& v)
{check(std::forward<T>(v));  //完美转发，依据函数参数类型调用不同的函数
}

int x = 10;
print(x);  //传递左值引用，输出 ' lvalue '
print(std::move(x));  //传递右值引用，输出 'rvalue '

三、自动推导类型

C++11/14 标准增加了两个关键字： auto 和 decltype 。它们可以推到出表达式的类型信息，它们的推到能力可以极大的简化代码。

1. auto

C++是一种强静态语言，任何变量、表达式都要有明确的类型，例如：

long x = 0L; //声明x为long类型
const char* s = "hello"; //声明s为字符指针类型 

对于简单的变量，可以很容易写出它的类型，但由于类、命名空间、模板等技术的扩展应用，变量的类型逐渐变得越来越复杂，有的类型名字甚至很难写出正确的类型：

map<string, string>::iterator iter = m.begin(); //迭代器
???  f = bind1st(std::less<int>(), 2); //很难推导出正确的函数对象类型

事实上，编译器是知道这些表达式的类型的，但在C++11/14 之前，这些信息都隐藏在编译器内部。C++11/14 标准重新定义了auto关键字的语义，能够在编译器自动推导出表达式的类型。

auto x = 0L; //x为long类型
auto s = "hello"; //s为字符指针类型 
auto iter = m.begin(); //迭代器
auto  f = bind1st(std::less<int>(), 2); //推导出正确的函数对象类型

auto的用法相当简单，但也有几个需要注意的地方：

• auto 只能用于赋值语句里的类型推导，不能直接声明变量
• auto 总数能推导出值类型（非引用）
• auto 运行使用”const / volatile / & / *" 等修饰符修饰，从而得到新类型
• auto&& 总是推导出引用类型

下列代码示范了auto的更多用法:

int x = 0;
const long y = 100;
volatile string s("one punch");
auto a1 = ++x; //值类型int
auto& a2 = x;  //引用类型
auto a3 = y * y; //值类型long
auto& a4 = y;   //引用类型
auto a5 = std::move(y);  //值类型long，右引用被忽略
auto&& a6 = std::move(y); //引用类型const long&&
const auto a7 = x + x; //常引用类型const int
auto* a8 = &y; //const long*, auto本身推导为值类型
auto&& a9 = s; //引用类型volatile string&
auto a10;  //不是赋值初始化，无法推导，编译错误

auto还可以用于函数的返回值声明处，自动推导函数的返回值类型

auto func(int x) { return x * x; } //int

现代C++，编程中应当尽量使用auto，它不会右任何的效率损失，而且带来了更好的返回值类型和可读性。

2. decltype

auto关键字能够在赋值语句里推导类型，但这只是C++语言里一种很少见的应用场景，要想在任意场合都能得到表达式的类型需要使用另一个关键字：decltype。它在技术和用法上与sizeof非常相似，因为都需要编译器在编译期计算类型，但sizeof返回的是整数，而decltype返回的是类型。

decltype(expreesion)   //获取表达式类型，编译器计算

decltype 可以像 auto 一样用在赋值语句，但可以根据表达式的结果类别和表达式的性质推断出引用或非引用，能够更精确地控制类型：

decltype(x) d1 = x;  //int
decltype(&x) d2 = &x; //int*
decltype(x)& d3 = x;  //int&
decltype(x + y) d4 = x + y; //long
decltype(y)& d5 = y;//const long&

除了赋值语句，decltype 还可以用在变量声明、类型定义、函数参数列表、模板参数列表等任意的地方，因为它实际上就是一个编译器的类型名（只是通过表达式计算得到）

decltype(std::less<int>()) func; //声明一个函数对象，注意不是赋值语句decltype(0.0f) func(decltype(0L) x) {return x * x;} //用于函数返回值和参数声明typedef decltype(func)* fun_ptr; //简单地定义函数指针裂隙vector<int> v;
decltype(v)::iterator iter; //计算v的类型，再取其迭代器类型template<typename T> 
class demo {};//模板类demo<decltype(v)> obj; //模板参数使用decltype

auto 和 decltype 用法一样，但同样有语法细节需要注意：

• decltype(e) 的形式获得表达式计算结果的值类型
• decltype((e)) 的形式获得表达式计算结果的引用类型，类似 auto&& 的效果

int x = 0; //int
const volatile int y = 0; //直接对它所在内存读取数据，而不是使用保存在寄存器的的备份
decltype(x) d1 = x;   //int
decltype((x)) d2 = x;  //int&
decltype(y) d3 = y; //const volatile int
decltype((y)) d4 = y; //const volatile int&

下面示例更好的解释decltype(x) 和 decltype((x)) 的区别：

decltype(p->x) d5 = 42;    //int
decltype((p->x)) d6 = p->x;  //int&
decltype(p->x)& d7 = p->x; //报错

这里我们声明了一个volatile的指针p，decltype(p->x) 只能得到的值类型int，失去了volatile修饰，而decltype((p->x)) 可以得到p->x 的真正引用类型。

3. decltype(auto)

auto和decltype这两个关键字都可以推导类型，但用法有差异。auto的使用更加方便，但用途有限，只能用在赋值语句里； decltype用法广，可以任意推导表达式的类型，但使用时必须在括号内写全表达式，用法不便。C++14 标准增加了一种新的语法，运行将两者结合起来，即 “decltype(auto)” ，使用decltyoe 的语义推导，但用的却是 auto 语法，如：

//仅 C++ 14
decltype(auto) x = 6; //int
decltype(auto) y = 7L;  //long
decltype(auto) z = x + y; //long 

四、面向过程编程

C++语言继承了C语言的传统，支持最基本的面向过程编程，这个编程范式里C++11/14 的变化并不多，但增加的新特性却可以改进程序，甚至改变我们的编程思维。

1. 空指针

一直以来，在C/C ++ 语言里空指针都使用宏 NULL 表示，它的定义通常是 “0”，即：

#define  NULL 0  //空指针宏NULL定义

但NULL存在严重的缺陷，它实际上是一个整数，而不是真正的指针，所以有时候会造成语义混淆（例如重载函数的参数）。C++11/14 增加了新的关键字“nullptr" ，彻底解决了这个问题，增加了安全性。
"nullptr"明确地表示空指针的概念，可以完全替代NULL，它可以隐式转化为任意类型的指针，也可以与指针进行比较运算，但绝不能转化为非指针都其他类型：

int* p1 = nullptr;  //初始化为空指针
vector<int>* p2 = nullptr;//assert(!p1 && !p2); //
assert(10 >= nullptr); //报错

nullptr 与 NULL 有重要区别，它的强类型的，但类型不是int或者void*，而是一个专用的类型nullptr_t ，其利用decltype 的能力:

typedef decltype(nullptr) nullptr_t; //nullptr_t的定义

还需要注意，nullptr 并不是指针，而是一个类型为nullptr_t 的编译期常量实例，只是其行为很像指针，所以我们也可以使用nullptr_t 任意定义与nullptr 等价的空指针常量，如：

nullptr_t nil; //初始化一个新的空指针常量
double* p3 = nil; //使用nil初始化空指针
assert(nil == p3); //完全等价

2. 初始化

C++中初始化是一个基本操作，但C++98 标准并没有非常明确的定义，而且初始化的语法也不一致。C++11/14 标准对这个问题给出了完整的解决方案，统一使用花括号 ”{}“ 初始化变量，称为 ”列表初始化“，例如：

int x{};   //x缺省初始化，值为0
double y{ 2.13 };  //
string s{ "hellow" }; //
complex<double> c(1, 1); //
int a[] = { 1, 2, 3 }; //
vector<int> v = { 4, 5, 6 }; //

在函数里也可以使用 ”{ . . . }" 作为值返回，类型自动推导：

set<int> get_set()
{return { 2, 3, 9 };  //直接使用花括号返回一个集合容器
}

实际上，花括号形式的语法会生成一个类型为 std::initialized_list 的对象，它定义在头文件< initializer_list > 里，具有类似标准容器的接口，只要实现对它的构造函数就可以支持列表的初始化。

3. 新式for循环

遍历并操作 array、vector等容器里的元素是C ++里常见的操作，通常我们会使用循环语句，利用容器的首尾位置来完成，例如：

int a[] = {1, 2, 3, 5};
for(inti = 0 ;i < 4;i  ++)   //按int索引遍历
{cout << a[i] << " " ;
}vector<int> v = {12, 25};
for(auto iter = v.begin(); iter != v.end(); iter ++)  //使用迭代器遍历
{cout << *iter << " " ;
}

C++11/14 引入了一种更简单便捷的方式，无需显式使用迭代器首尾位置，也无需解引用迭代器，就可以直接访问容器序列里的元素，如：

for (auto x : v)	cout << x << " "; //直接访问，无须遍历
for (const auto& x : v) cout << x << " "; //推导为常引用类型

这种新式for循环的正式名称是“基于范围遍历的for”（range-based for），使用两个“：” 分割了两个表达式，第一个是遍历容器时的元素类型，通常我们使用auto来自动推导，第二个是目标容器。
在声明元素类型时使用auto推导出类型，有拷贝代价，也不能修改元素，所以可以为auto添加修饰，如：“const auto& / auto&& "来避免拷贝，或者使用 auto& 来修改元素的值。

for(auto & x : v) cout << ++x << " ";  //推导为引用类型，可修改值

新式for循环支持C++ 内建数组和所有标准容器，对于其他类型，只要它具有begin()，end()成员函数，或者能够使用函数std::begin() 和 std::end() 确定迭代范围就可以应用于 for。注意：新式for循环只是一种”语法糖“，本质上还是使用迭代器来实现。

auto&& _range = v;
for (auto _begin = std::begin(_range);  //获得容器的引用_end != std::end(_range);  //确定范围迭代起点_begin != _end; _begin++);  //确定范围迭代终点
{auto x = *_begin; //解引用...
}

迭代范围已经在for循环开始前就确定好了，所以在for循环里我们不能变动容器，也不能增减容器里的元素，否则会导致遍历的迭代器失败，发生为定义的错误。

4. 新式函数声明

C++ 11/14 增加了一种新的函数语法，允许返回类型后置，它使用了auto 和 decltype 的类型推导能力，基本形式为：

auto func(...) -> type {...} //语法

有两处变化，首先，函数返回值必须使用auto来占位；其次，函数名后需要用 ”-<type " 的形式来声明真正的返回值类型，这里的“type" 可以说任意类型，也包括 decltype，如：

auto func(int x) -> declype(x)
{return x * x;
}

这种语法看起来十分怪异，但实际上在泛型编程时，函数返回值的可能类型需要由实际的参数来决定，所以有必要将返回值类型的声明”延后“，如下：

template<typename T, typename U>  //目标参数列表
auto calc(Tt, U u)  -> decltype(t + u)  //后置函数声明
{ reutrn t + u; }    //返回两个变量之和

后置式函数声明语法虽然不常用，但在关键时刻能够解决特定的问题

五、面向对象编程

面向对象编程是一种很重要的编程范式，可以很好的控制类的封装、继承和多态

1. default

C ++11/14 重用了关键字default，可以显示地声明类的缺省构造 / 析构等特殊成员函数，能很好的表示代码意图。default 的用法于声明纯虚构函数的语法类似，在构造 / 析构 等成员函数后面是用 ”=default" 就可以了，如：

class default_demo
{
public://显式知道构造函数和析构函数使用编译器的缺省实现default_demo() = default; ~default_demo() = default;//显式知道拷贝构造函数和拷贝赋值函数使用编译器的缺省实现default_demo(const default_demo&) = default;default_demo& operator = (const default_demo&) = default;//显式知道转移构造函数和转移赋值函数使用编译器的缺省实现default_demo(default_demo&&) = default; default_demo& operator= (default_demo&&) = default;
};

使用default 声明缺省构造函数后并不影响其他构造函数的重载于实现，我们仍然可以编写其他形式的构造函数:

class default_demo
{
public:... //之前的default 构造、析构函数int defautl_demo(int x);
};

2.delete

与defaule 类型，在C++11/14 里关键字delete 也增加了一种用法，可以显式地禁用某些函数——通常是类的拷贝构造函数和构造函数，以阻止对象的拷贝，如：

class delete_demo
{
public:delete_demo() = default; //使用default 缺省实现~delete_demo() = default;//显式禁用拷贝构造函数和拷贝赋值函数delete_demo(const delete_demo&) = delete;delete_demo& operator = (const delete_demo) = delete;
};delete_demo s1;  //声明一个对象
delete_demo s2 = s1; //无法拷贝赋值，发生编译错误

显式delete不仅可以用于类成员函数，也可以作用于普通函数，禁用某些形式的重载。

3. override

C++ 的类继承体系里有虚函数的概念，它可以允许时动态绑定，是实现多态的关键。虚函数的声明需要使用virtual 关键字，如果一个成员函数是虚函数，那么在后续派生类里的同名函数都会说虚函数，无须再使用virtual 修饰。
但当继承关系较复杂或者派生类里的成员函数很多时，阅读者很难分辨出哪些函数继承自基类，哪些函数是派生类特有的，增加了代码的维护成本，且派生类可能无意使用了同名但签名不同的函数 “覆盖” 了基类的虚函数。
如下示例：

struct base 
{virtual  ~base() = default; //虚析构函数virtual void f() = 0; //纯虚函数virtual void g() const {}; //虚函数，const修饰void h() {}
};struct derived : public base //派生类
{virtual ~derived() = default; //虚析构函数，用default修饰void f() {} //虚函数重载void g() {} //不是虚函数重载，签名不同，无const修饰void h() {} //不是虚函数重载，直接覆盖
};

base类很清晰，它定义了两个虚函数接口 f() 和 g()，还有一个非虚函数 h()，但是单独看derived类却信息有限，f()、g()、h() 三个函数中只要 f() 是正确的虚函数重载，g() 因为少了 “const” 修饰，函数与基类不同，是一个新的成员函数，而h() 函数则与虚函数无任何关系，直接是derived类自己专有的函数，“覆盖”了base类的原函数实现。

unique_ptr<base> p(new derived); //一个派生类对象，使用基类指针// unique_ptr: 禁止拷贝和赋值，只能 unique_ptr<int> p1(new int(20)); p->f(); //正确，调用了派生类的f()
p->g(); //错误，调用了基类的g()
p->h(); //调用了基类的h()，未实现原意图

C++11/14里增加了一个特殊的标识符 “override" ，它可以显式地标记虚函数的重载，明确代码编写的意图，派生类里的成员函数如果使用了override 修饰，则必须是虚函数，而且签名也必须与基类的声明一致。即，可修改代码为如下所示：

void f() override{} //虚函数重载
void g() const override{} //虚函数重载

4. final

C++的类体系非常灵活，但这种灵活有时候会带来麻烦，没有阻止类继承或者阻止重载虚函数的手段，对于标准库里面的vector、list等容器，设计者也不希望它们派生出子类，但在C++11/14 之前没有语言层面的强制保证。
与override一样，它也增加了一个特殊的标识符 ”final”，不仅可以控制类的继承，也可以控制虚函数：

• 在类名后面使用final，显式地禁止类被继承，即不能有派生类
• 在虚函数后使用final，显式地禁用该函数在子类里再被重载

override 和 final 可以婚姻，更好的标记类的继承体系虚函数，如下：

struct interface
{virtual void f() = 0; //纯虚函数virtual void g() = 0;
};struct abstrace : public interface
{void f() override final {} //f()不能再被继承和重载void g() override;  //不能再被继承，还可以重载
};struct last_final final : public abstrace
{void f() {}; //不能重载void g() {}; //g() 仍然可以重载
};struct error : public last_final {}; //last_final 不能被继承

final也不是关键字，仅在类声明里有特殊含义，但不建议再将它作为其他的标识符。

5. 委托构造

有时候我们会声明多个不同形式的构造函数，用于不同情况下创建对象，这些代码大多都有初始化成员变量，非常类似，仅有少量不同，但代码却不能复用，导致代码冗余。而其常用的一种解决方法就是实现一个特殊的初始化函数（通常是init），然后在每个构造函数里调用它，如：

class demo
{
private:int x, y;void init(int x, int y) { x = x, y = y };public:demo() {  //缺省构造函数init(0, 0);}demo(int a) { //但参数构造函数init(a, 0);}demo(int a, int b) { //双参数构造函数init(a, b);}
};

C++ 11/14 标准引入了委托构造函数(delegating constructor）的概念，解决方法相同，但不需要再次构造一个特殊的初始化函数，而是可以直接调用本类的其他构造函数，把对象的构造工作“委托”给其他构造函数来完成，能够更好的简化代码，如下：

class demo
{
public:demo() : demo(0, 0) {} //缺省构造函数，委托给双参数构造函数demo(int a) :demo(a, 0) {} //单参数构造函数委托给双参数的构造函数demo(int a, int b) { x = a, y = b; } //双参数构造函数，被其他构造函数调用
private:int x;int y;
};

委托构造函数可以配合类成员在初始化是使用，在类声明时先初始化成员变量，然后再使用委托构造函数金星额外的构造操作，进一步简化代码。

六、泛型编程

自从关键字template出现后，泛型编程逐渐成为C++的主流编程范式之一，更扩展出了允许在编译器的模板元编程。泛型编程使用泛型容器、泛型算法成为可能，深刻地改变了C++语言，同时也影响了C++之外的语言。

1. 类型别名

C++ 11/14 扩展了using关键字的能力，可以完成与typedef 相同的工作，使用 “using alias= type ” ，的形式为类型起别名，如：

using int64 = long; //long 类型的别名为int64
using ll = long long;  //long long 类型的别名为 ll

它与typedef 的顺序恰好相反，易于理解。但是不止于此，它超越了typedef ，可以结合template 关键字为模板类声明 “部分特化” 的别名，如：

template<typename T>  //为标准容易map取别名
using int_map = std::map<int, T>; //
int_map<string> m;  //使用别名，省略了一个模板参数template<typename T ,typename U> //自定义类，两个模板参数
class demo final {} ;  template<typename T> //保留一个模板参数
using demo_long = demo<T, long>  //别名，第二个参数固定demo<char, double>; //原模板类，给出两个参数
demo_long<char>; //模板别名，给出一个参数

对于拥有复杂模板参数列表的类来说，using的别名用法可以给出一些常用的形式，简化模板类的使用，增加代码可读性。

2. 编译期常量

3. 静态断言

C语言提供断言assert，它是一个宏，可以允许时验证某些条件是否成立，有利于保证程序的正确运行，但泛型编程主要工作在编译期，assert 不起作用。而C++11/14 增加了关键字static_assert ，它是编译期的断言，可以在编译期加入诊断信息，提前检查可能发生的错误。其用法与assert 基本一致：

static_assert(condition, message); //

如果bool值表达式在编译期的计算结果为false，那么编译器会报错，并给出message的提示信息。static_assert 通常需要配合type_traits 库来使用：

static_assert(sizeof(int) == 4, "it must be 32bit !!!");

4. 可变参数模板

七、函数式编程

函数式编程（functional programming）是与面向过程编程、泛型编程并列一种编程范式，它基于 “那麽达” 演算理论，把计算过程视为数学函数的组合运算。引入了lambda 表达式，更好支持函数式编程，简化代码。

1. lambda 表达式

C++ 11/14 标准里，lambda 表达式实际上是对函数对象的一种强化和扩展，可以直接就定义“匿名”的函数对象（所谓的“语法糖”）。基本形式：

[] (params) {...}  //

这里的 [] 称为lambda 表达式引出操作符，它之后的代码就是lambda 表达式，形式如同一个标准的函数，圆括号里是函数的参数，而花括号内则是函数体，可以实现任何功能。lambda 表达式的类型称为“闭包”，无法直接写出，所以通常需要使用auto 的类型推导功能来存储，如下：

auto f1 = [](int x) 
{	return x * x; 
};   //末尾需要分号int a[] = {9, 2, 3, 1, 6};
sort(a, a + 5, [](int x, int y){ return x < y; }); //排序

lambda 表达式的返回值会自动推导，但也可以使用新的返回值后置语法：

auto f = [](int x) -> long { . . .}; //指定返回值类型为 long

2. 捕获外部变量

lambda 表达式的功能不止于此，它还能捕获外部变量。其完整声明语法是：

[captures] (params) mutable -> type {. . .} //

操作符 [] 里的“captures” 称为“捕获对象”，可以捕获表达式外部作用域的变量，在函数式内部直接使用。

操作符	功能
[]	无捕获，函数式内不能访问任何外部变量
[=]	以值（拷贝）的方式捕获所有外部变量，函数体内可以访问但不能修改
[&]	以引用的方式捕获所有变量，函数体内可以访问并修改
[var]	以值（拷贝）的方式捕获某个外部变量，函数体可以访问但不能修改
[&var]	以引用的方式捕获某个外部变量，函数体内可以访问并修改
[this]	捕获this指针，可以访问类的成员变量和成员函数
[=, &var]	引用捕获变量var，其他外部变量使用值捕获
[&, var]	值捕获变量var，其他外部变量使用引用捕获

下面的代码示范了这些列表的用法：

int x = 0, y = 0;
auto f1 = [=]() { return x; }; //以值方式捕获使用变量，不能修改
auto f2 = [&]() {return x++; }; //以引用方式捕获变量，可修改
auto f3 = [x]() { return x; }; //值捕获x
auto f4 = [x, &y]() {y += x; }; //值捕获x，引用捕获y，可修改y
auto f5 = [&, y]() {x += y; }; //值捕获y，其他外部变量为引用捕获
auto f6 = []() {return x; }; //无捕获，不能使用外部变量，报错

需要注意值捕获发生在lambda 表达式的声明之前，如果使用值方式捕获，即使之和变量发生变化，lambda 表达式也不会感知，仍然使用最新的值；如想要使用外部变量的最新值就必须使用引用的不会方式，担心变量的生命周期，防止引用失败。
lambda 表达式还可以使用关键字 mutable 修饰，它为值捕获添加了一个例外情况，允许变量在函数体也能修改，但这只是内部的拷贝，不会影响外部的变量，如：

auto f = [=]() {return x ++;};  //可以在内部修改，不影响外部变量

lambda 表达式也可以转换为一个签名相同的函数指针，但需要注意转换时，它必须是无捕获列表的，如：

typedef void (*func)(); //函数指针类型
func p1 = []() {cout << endl; }; //直接赋值auto g = [&]() { x++; }; //有捕获的lambda 的表达式
func p2 = g; //无法转换，报错

八、并发编程

并发编程是提高程序允许效率的一个必备手段，C++11/14 充分考虑了这个现实的需求，以库的形式提供了较好的支持，如< thread> 、< mutex >、< atomic >等，还新增了关键词 thread_local ，它实现了线程的本地村村，是一个与extern 、static 类型的变量类型存储指示标记。
线程本地存储是多线程编程里的概念，是指变量在进程中拥有不止一个实例，每个线程都会由于一个完全独立的、“线程本地化” 的拷贝，多个线程对变量的读写互不干扰，完全避免了竞、同步的麻烦，如：

extern int x; //外部变量，实体存储在外部，非本编译单元
static int y = 0; //静态变量，实体存在本编译单元内
thread_local int z = 0;  //线程局部存储，每个线程都拥有独立的实体

以上代码声明了三个变量： x 使用extern 修饰，是一个外部变量； y 使用static 修饰，是一个静态变量，只能在本实现文件内访问，在多线程下是不安全的； 而 z 使用了 thread_local 关键字，是线程安全的，每个线程都有一份属于直接的独立的实例。下面代码验证了其结果：

auto f = [&]() {  //lambda 表达式，线程实际执行的函数y++;z++;cout << y << " " << z << endl; //输出值};thread t1(f);  //启动两个线程
thread t2(f);t1.join();  //回收线程
t2.join();cout << y << " " << z << endl;  //在主线程里输出变量值

运行结果如下：

可见，静态变量y在进程里是唯一的，两个线程都改变了y的值，而z因为是thread_local 的，两个子线程和主线程分别持有互相独立的三个实例，所有子线程里均独立的加 1，而主线程因为没有对z做任何操作，所有值为0.
thread_local 变量的声明周期比较特殊，它在线程启动时构造，在线程结束时析构，也就是说仅在线程的声明周期里是有效的，比static 变量的生命周期短，但比普通局部变量的生命周期长。thread_local 仅适用于线程需要独立存储的情况，当线程间需要共享资源访问时，仍然需要使用互斥量等保护机制。

九、面向安全编程

1. 无异常保证

C++ 的异常机制比较复杂，允许程序抛出任意类型的对象作为异常，为了规范异常的使用，C++ 提出了 “ 异常规范” 的概念，可以使用 throw (. . .)的形式来说明函数可能会抛出异常，但用得较少。而C++11/14 里 “异常规范” 被废弃，保留了一个很小的功能：声明函数不会抛出任何异常，并且引入一个关键字 noexcept 来明确表明这个含义，如：

void func() noexcept;  //函数决不会抛出异常

使用它可以减少异常处理的成本，提高运行效率。

2. 内联命名空间

C++ 使用命名空间来解决命名冲突的问题，关键字 namespace 可以声明一个专有的作用域，其内的所有变量、函数或者类都不会与外部发生冲突，但是使用时也必须加上命名空间的限定，或者使用using打开 命名空间。它通常需要用一个名字来标识，但C++ 也允许不使用命名空间来声明一个“匿名” 的命名空间，这是相当与使用 static 静态初始化了命名空间里的成员，如：

namespace{int x=  0;  //具有静态属性
}
assert(x == 0);  //可直接访问

也可以增肌一个 inline 关键字修饰，使其也不需要命名空间限定，可直接访问

inline namespace  tempint xx = 0;
}
assert(xx == 0);

内联命名空间的这个特性对于代码的版本化很有用，可以在多个子命名空间里实现不同的功能，而且发布的时候对外只暴露一个实现，隔离版本的差异，有利于维护，如：

namespace release {  //对外发布的命名空间namespace v001 { //旧版本void func() {}} inline namespace v002 { //使用inline内联void func() {}}
}release::func();  //看不到子命名空间，直接使用父命名空间

3. 强枚举类型 enum

enum color{  //弱枚举类型
a = 1, b = 2, c = 3
};assert(b == a + 1); //可以运算
int a = 1;   // 报错，编译错误

强枚举类型可以使用 ”struct / class “ 的形式声明, 但它不能被隐式转化为整数
enum class color{ . . . }
auto x = color::a; //正确，必须使用类型名
auto y = a; //错误，没有类型名限定
auto z = color::a + 1; //错误，不能隐式转化为整数运算

十、一些特性

标准预定义宏 ”_cplusplus " ，是一个整型常数，可辨别编译器版本
cout << "C++ : " << _cplusplus << endl;超长整数 uLL、LL
auto a = 52313LL ;
auto b = 2147483647uLL ;原始字符串 		->   两边不超过16个字符
auto s = R"hello \\\\ world"; //不需要转义
auto b = R"***(biographicldd infsfspl)***"; //定界符 ***
auto d = R"====(Dark souls)====";  //定界符 ===auto f = 2.14f' //后缀f 指示float
auto s = L"wide char";  //前缀L，指示wcahr_t
auto x = 0x199L;  //前缀0x：十六进制;  后缀L：long类型.........这里就不一一列举了
至此结束

总结