C++11中重要的新特性 Part one

序言

 C++11 是 C++ 编程语言的一个重要版本，于 2011 年由国际标准化组织 (ISO) 和国际电工委员会 (IEC) 旗下的 C++ 标准委员会 (ISO/IEC JTC1/SC22/WG21) 正式公布，并于同年 9 月出版。其正式名称为 ISO/IEC 14882:2011 - Information technology – Programming languages – C++ 。C++11 是 C++98 发布后 13 年来的第一次重大修正，它引入了 140 多个新特性和改进，使得 C++ 语言更加现代化、易用和强大。
 在这几篇文章中，笔者将介绍新特性中比较重要的那些，让大家感受到 C++11 为现代 C++ 编程带来的变革和增强。😆

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1. 自动类型推导

1.1 auto 关键字

 auto 允许编译器自动推导变量的类型，简化了变量声明。就比如：auto A = 1; 编译器会自动推导出 A 的类型是 int，但是这种用法简直是大材小用😲，换一个复杂的场景，就要比如，我们现在有一个如下的 vector：

std::vector<std::pair<std::string, int>> arr;

现在我们想要获取该 vector的迭代器，正常流程应该是这样的吧：

std::vector<std::pair<std::string, int>>::iterator it = arr.begin();

但是现在有了 auto 之后，我们可以直接表示为：auto it = arr.begin();。

 虽然 auto 极大的便捷了我们的书写，但是会大大的降低代码的可读性😵，就比如：

auto Func(const int num){std::vector<int> arr;for(size_t i = 0; i < num; ++i){arr.push_back(i);}return arr;
}int main(){auto ret = Func(5);return 0;
}

原来我们一眼就能看出的返回值类型，现在需要需要到具体的函数查看大体细节。

 总结起来就是，我们可以使用 auto 来便利我们的书写，但是我们不能依赖于他😖！

1.2 decltype 关键词

  decltype 用于在编译时查询表达式的类型。decltype 可以避免显式地写出复杂的类型名称，特别是在模板编程、自动类型推导以及需要精确类型信息的场景中，就比如：

int main() {  int x = 42;  double y = 3.14;  // 使用 decltype 推导 x 的类型  decltype(x) z = 100; // z 的类型是 int  // 使用 decltype 推导表达式的类型  decltype(x + y) sum = x + y; // sum 的类型是 double  return 0
}

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2. 范围for循环

 范围 for 循环 是 C++11 引入的一种新的循环语法，它简化了对容器（如 std::vector、std::list 等）或数组遍历的代码编写。范围for循环 能够自动处理容器的迭代过程，使得遍历容器元素变得更加直观和简洁。格式如下：

// Container 是具体的容器结构
for(auto elem : Container){// 对容器中元素的具体操作 
}

在这里提一嘴：这个只能支持本身就支持可以遍历的容器，Stack，Queue等 容器本身不支持遍历的容器，是不支持的哈。
 就比如我想要遍历我的 vector 中的元素，就可以表示为：

void test_1() {vector<int> arr = { 1, 2, 3 ,4 };for (auto e : arr) {cout << e << " ";}cout << endl;
}

2.1 遍历的元素为深拷贝

 如果我想要利用 范围 for 循环 将我的所有 vector 元素加一，那是这样的吗：

void test_2() {vector<int> arr = { 1, 2, 3 ,4 };for (auto e : arr) {++e;}for (auto e : arr) {cout << e << " ";}cout << endl;
}

你可以发现，元素并未发生变化，这是因为 e是vector中每一个元素的深拷贝，这个要牢记哈。那怎么解决呢？很简单：

	for (auto& e : arr) {++e;}

我们只需要加上引用就好啦😚。当我们遍历时也通常加上引用符号，这是因为，如果不引用，容器中的元素都是需要动态申请空间的话，那遍历时拷贝的代价就太大了。

2.2 本质是使用了迭代器

 你可以简单的认为 范围 for 循环 可以转化为如下形式：

void test_3() {vector<int> arr = { 1, 2, 3 ,4 };auto it = arr.begin();while (it != arr.end()) {cout << *it << " ";++it;}
}

所以说如果你想要你的自定义容器也支持 范围 for 循环，那就必须要如下前提：

• 你的容器实现了迭代器
• 你的迭代器支持，++，!=

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3. 统一的列表初始化

3.1 {} 用法

 在 C++98 版本中我们可以使用 {} 对数组或者是结构体进行初始化：

class Test {
public:Test(int A, int B) {_A = A;_B = B;}
private:int _A;int _B;
};void test_4() {int arr[] = { 1, 2, 3, 4 };Test t1 = { 1, 2 };
}

在 C++11 中，{} 可以初始化的对象包括基本类型、复合类型（如结构体、类）以及 STL 容器等。这种语法提供了一种一致且清晰的初始化方式，避免了之前不同初始化方式可能带来的混淆和错误：

void test_5() {// 对内置类型初始化int A = { 1 };int B{ 2 }; // 甚至可以去除 = // 对容器初始化vector<int> arr = {1, 2, 3, 4};// 对自定义类型初始化Test t2{ 1, 2 };// 对 new 表达式初始化int* ptr = new int[2] {1, 2};delete[] ptr;
}

3.2 initializer_list — {} 背后的男人

 {} 在背后是如何对容器进行初始化的呢？靠的是 initializer_list。他具体是：

• 类型：std::initializer_list<T> 是一个模板类，其中 T 是列表中元素的类型。
• 用途：主要用于构造函数和函数调用的初始化列表中，允许以花括号 {} 包围的列表形式传递多个值。
• 特性：initializer_list 是轻量级的，它不拥有它所包含的元素；它仅仅是对现有数据的引用。因此，使用 initializer_list 时需要注意生命周期问题，确保 initializer_list 引用的数据在 initializer_list 被使用时仍然有效。

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4. 关键字 override，final

override

 override 修饰一个成员函数，代表你想要重写该函数，如果没有达到重写的条件就会报错。就比如：

final

 当 final 修饰一个成员函数，代表该函数不可以被重写。就比如：

 当 final 修饰一个类，代表该类不可以被继承。就比如：

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5. 关键字 nullptr

在 C 语言中, NULL 的定义是：

#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL    0
#else
#define NULL    ((void *)0)#endif
#endif

由于 C++ 中 NULL 被定义成字面量 0，这样就可能回带来一些问题，因为 0 既能指针常量，又能表示整形常量。所以出于清晰和安全的角度考虑，C++11 中新增了 nullptr，仅用于表示空指针。

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6 总结

还有些重要的新特性，将在接下来的时间慢慢更新，特别重要的特性会作为大章节，详细讲解。