C++11 引入了的新特性与实例说明

C++11 引入了很多重要的新特性，以下是一些关键特性及其对应的示例代码，用于体现这些特性的用法和优势。

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1. 自动类型推导 (auto)

auto 关键字允许编译器自动推导变量的类型，简化代码誊写。

1. #include <iostream>
2. #include <vector>
4. int main() {
5.     std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
7.     // 使用 auto 自动推导迭代器类型
8.     for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
9.         std::cout << *it << " ";
10.     }
12.     // 使用 auto 推导元素类型
13.     for (auto& value : vec) {
14.         std::cout << value << " ";
15.     }
17.     return 0;
18. }

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2. 范围基于的 for 循环

范围 for 循环简化了对容器或数组的遍历。

1. #include <iostream>
2. #include <vector>
4. int main() {
5.     std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
7.     // 使用范围 for 循环遍历容器
8.     for (const auto& value : vec) {
9.         std::cout << value << " ";
10.     }
12.     return 0;
13. }

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3. Lambda 表达式

Lambda 表达式允许在代码中定义匿名函数，常用于简化回调函数或算法中的函数对象。

1. #include <iostream>
2. #include <vector>
3. #include <algorithm>
5. int main() {
6.     std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
8.     // 使用 Lambda 表达式作为谓词
9.     std::sort(vec.begin(), vec.end(), [](int a, int b) {
10.         return a > b; // 降序排序
11.     });
13.     for (const auto& value : vec) {
14.         std::cout << value << " ";
15.     }
17.     return 0;
18. }

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4. 右值引用和移动语义 (std::move)

右值引用和移动语义允许高效地转移资源，避免不必要的拷贝。

1. #include <iostream>
2. #include <string>
4. class MyString {
5. public:
6.     MyString(const char* str) {
7.         std::cout << "Constructor called!" << std::endl;
8.         size = strlen(str);
9.         data = new char[size + 1];
10.         memcpy(data, str, size + 1);
11.     }
13.     // 移动构造函数
14.     MyString(MyString&& other) noexcept {
15.         std::cout << "Move constructor called!" << std::endl;
16.         data = other.data;
17.         size = other.size;
18.         other.data = nullptr;
19.         other.size = 0;
20.     }
22.     ~MyString() {
23.         delete[] data;
24.     }
26.     void print() const {
27.         std::cout << data << std::endl;
28.     }
30. private:
31.     char* data;
32.     size_t size;
33. };
35. int main() {
36.     MyString s1("Hello");
37.     MyString s2 = std::move(s1); // 调用移动构造函数
39.     s2.print(); // 输出: Hello
40.     // s1.print(); // 错误：s1 的资源已被转移
42.     return 0;
43. }

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5. 智能指针 (std::unique_ptr, std::shared_ptr)

智能指针用于自动管理动态内存，避免内存泄漏。

1. #include <iostream>
2. #include <memory>
4. class MyClass {
5. public:
6.     MyClass() {
7.         std::cout << "MyClass constructed!" << std::endl;
8.     }
10.     ~MyClass() {
11.         std::cout << "MyClass destroyed!" << std::endl;
12.     }
14.     void doSomething() {
15.         std::cout << "Doing something!" << std::endl;
16.     }
17. };
19. int main() {
20.     // 使用 std::unique_ptr
21.     std::unique_ptr<MyClass> ptr1(new MyClass());
22.     ptr1->doSomething();
24.     // 使用 std::shared_ptr
25.     std::shared_ptr<MyClass> ptr2 = std::make_shared<MyClass>();
26.     ptr2->doSomething();
28.     return 0;
29. }

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6. nullptr 关键字

nullptr 用于更换 NULL，表示空指针，避免类型歧义。

1. #include <iostream>
3. void foo(int* ptr) {
4.     if (ptr) {
5.         std::cout << "Pointer is not null!" << std::endl;
6.     } else {
7.         std::cout << "Pointer is null!" << std::endl;
8.     }
9. }
11. int main() {
12.     int* ptr = nullptr;
13.     foo(ptr); // 输出: Pointer is null!
15.     int x = 10;
16.     ptr = &x;
17.     foo(ptr); // 输出: Pointer is not null!
19.     return 0;
20. }

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7. std::thread 多线程支持

C++11 引入了尺度库对多线程的支持。

1. #include <iostream>
2. #include <thread>
4. void threadFunction() {
5.     std::cout << "Hello from thread!" << std::endl;
6. }
8. int main() {
9.     std::thread t(threadFunction);
10.     t.join(); // 等待线程结束
11.     std::cout << "Main thread finished!" << std::endl;
12.     return 0;
13. }

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8. std::function 和 std::bind

std::function 用于存储可调用对象，std::bind 用于绑定参数。

1. #include <iostream>
2. #include <functional>
4. void printSum(int a, int b) {
5.     std::cout << "Sum: " << a + b << std::endl;
6. }
8. int main() {
9.     // 使用 std::function 存储可调用对象
10.     std::function<void(int, int)> func = printSum;
11.     func(2, 3); // 输出: Sum: 5
13.     // 使用 std::bind 绑定参数
14.     auto boundFunc = std::bind(printSum, 10, std::placeholders::_1);
15.     boundFunc(5); // 输出: Sum: 15
17.     return 0;
18. }

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9. constexpr 常量表达式

constexpr 用于在编译时盘算常量表达式。

1. #include <iostream>
3. constexpr int factorial(int n) {
4.     return (n <= 1) ? 1 : n * factorial(n - 1);
5. }
7. int main() {
8.     constexpr int result = factorial(5); // 编译时计算
9.     std::cout << "Factorial of 5: " << result << std::endl; // 输出: 120
10.     return 0;
11. }

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10. std::array 和 std::tuple

std::array 是固定大小的数组容器，std::tuple 用于存储多个不同类型的值。

1. #include <iostream>
2. #include <array>
3. #include <tuple>
5. int main() {
6.     // 使用 std::array
7.     std::array<int, 3> arr = {1, 2, 3};
8.     for (const auto& value : arr) {
9.         std::cout << value << " ";
10.     }
11.     std::cout << std::endl;
13.     // 使用 std::tuple
14.     std::tuple<int, double, std::string> tup(10, 3.14, "Hello");
15.     std::cout << std::get<0>(tup) << " " << std::get<1>(tup) << " " << std::get<2>(tup) << std::endl;
17.     return 0;
18. }

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总结

以上示例展示了 C++11 中一些重要的新特性，包罗自动类型推导、范围 for 循环、Lambda 表达式、移动语义、智能指针、nullptr、多线程支持、std::function 和 std::bind、constexpr 以及 std::array 和 std::tuple。这些特性极大地进步了 C++ 的现代化编程能力。

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