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C++11特性

ztj100 2025-04-29 06:56 33 浏览 0 评论

C++11 带来了众多新特性,极大地提升了 C++ 语言的功能、安全性和开发效率,主要特性如下:

核心语言特性

  1. 自动类型推导(auto):借助auto关键字,编译器可依据变量初始化表达式自动推导其类型。比如auto num = 10; ,编译器能自动识别num为int类型。这在处理复杂模板类型时,能极大简化代码书写,减少冗长的类型声明。
  2. decltype 类型推导:用于获取表达式的类型。例如int a = 10, b = 20; decltype(a + b) c; ,c的类型会被推导为int。常用于模板编程等场景,可根据表达式结果类型定义变量。
  3. 基于范围的 for 循环:提供了更简洁的方式来遍历容器和数组。比如std::vector<int> vec = {1, 2, 3}; for (auto num : vec) { std::cout << num << " "; } ,无需手动管理迭代器,使代码更加简洁易懂。
  4. 右值引用与移动语义右值引用(&&):专门用于绑定临时对象,如int&& rval = 10; 。移动语义:可避免不必要的对象拷贝,提升性能。通过移动构造函数和移动赋值运算符,实现对象资源所有权的转移。例如std::string str1 = "hello"; std::string str2 = std::move(str1); ,此时str1的资源转移给str2 ,str1进入有效但未定义的状态。
  5. Lambda 表达式:能定义匿名函数,方便实现函数式编程。比如[](int a, int b) { return a + b; } ,还可作为参数传递给算法(如std::sort )来实现自定义排序逻辑。
  6. nullptr 关键字:是类型安全的空指针,用于替代传统的NULL 。NULL在 C++ 中可能是宏定义(如#define NULL 0 ),存在类型不明确的问题,而nullptr属于std::nullptr_t类型,使用起来更安全,例如int* ptr = nullptr; 。
  7. constexpr 常量表达式:允许在编译时计算值,提升性能。例如constexpr int factorial(int n) { return n <= 1 ? 1 : n * factorial(n - 1); } ,调用factorial(5)在编译时就能得出结果。
  8. 列表初始化(Uniform Initialization):扩大了大括号初始化列表的使用范围,使其可用于所有内置类型和自定义类型。比如std::vector<int> vec = {1, 2, 3}; ,struct Point { int x, y; }; Point p = {1, 2}; 。
  9. final 与 override final:修饰类时,该类不能被继承;修饰虚函数时,此虚函数不能被重写。例如class A final {}; ,class B { virtual void func() final; }; 。override:用于检查派生类虚函数是否重写基类虚函数,若未重写则编译报错,增强了代码的安全性和可读性。比如class Derived : public Base { virtual void func() override; }; 。
  10. 默认成员函数控制 显示缺省函数:在默认函数定义或声明时加上=default ,显式指定编译器生成该函数的默认版本。例如class A { A() = default; }; 。删除默认函数(禁止调用):在函数声明时加上=delete ,指示编译器不生成对应函数的默认版本。比如class B { B(const B&) = delete; }; ,禁止编译器生成拷贝构造函数。
  11. 委托构造函数:构造函数可调用同一类的其他构造函数,减少代码重复。例如class C { int num; public: C(int n) : num(n) {} C() : C(0) {} }; 。
  12. 变长参数模板(Variadic Templates):支持任意数量的模板参数。例如template<typename... Args> void print(Args... args) {} ,可实现可变参数函数。

智能指针

  1. std::unique_ptr:独占资源所有权的指针,同一时刻只能有一个std::unique_ptr指向对象,不可复制,但可通过std::move转移所有权。用于管理动态分配的单个对象,对象生命周期结束时自动释放。比如std::unique_ptr<int> ptr = std::make_unique<int>(10); 。
  2. std::shared_ptr:共享资源所有权的指针,通过引用计数管理内存,允许多个std::shared_ptr指向同一对象。当引用计数为 0 时,对象自动释放。例如std::shared_ptr<int> sp = std::make_shared<int>(20); 。
  3. std::weak_ptr:配合std::shared_ptr解决循环引用问题,不参与引用计数。可从std::shared_ptr创建,用于观察对象是否存在,避免循环引用导致的内存泄漏。比如std::weak_ptr<int> wp(sp); 。

多线程支持

  1. std::thread:提供原生线程支持,替代平台相关 API 来创建和管理线程。例如std::thread myThread([]{ std::cout << "Thread is running" << std::endl; }); ,创建并启动一个新线程。
  2. 互斥量(std::mutex):提供锁机制,保护多线程环境下的共享数据,防止数据竞争。例如用std::mutex保护共享变量,线程访问前加锁,访问完解锁。
  3. 条件变量(std::condition_variable):用于线程间同步,可使线程等待特定条件满足后再继续执行。常与互斥量配合使用,如在生产者 - 消费者模型中,消费者线程可等待条件变量通知,在有数据时才进行消费。

标准库增强

  1. 新容器:引入了std::unordered_map(哈希表实现,查找效率高)、std::unordered_set(基于哈希表的无序集合 )等无序容器,以及std::array(固定大小数组,相比原生数组更安全且功能丰富 )。
  2. 正则表达式:std::regex支持模式匹配,可用于文本处理、验证输入等场景,比如验证邮箱格式是否正确。
  3. 时间库:std::chrono提供精确处理时间相关操作的功能,可进行时间测量、时间间隔计算等。
  4. 随机数库:替代传统的rand(),提供更高质量、更可定制的随机数生成器,如std::default_random_engine等。

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