C++11、C++14、C++17、C++20常用新特性

更新時(shí)間：2023年03月10日 11:03:12 作者：C++有手就行

本文主要介紹了C++11、C++14、C++17、C++20常用新特性，文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來(lái)一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

C++11

自動(dòng)類型推斷（auto關(guān)鍵字）：C++11引入了auto關(guān)鍵字，可以根據(jù)變量初始值自動(dòng)推導(dǎo)出變量類型。例如：

auto i = 42;  // i被推導(dǎo)為int類型
auto d = 3.14;  // d被推導(dǎo)為double類型

基于范圍的for循環(huán)（range-based for loop）：可以方便地遍歷容器中的元素，例如：

std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
for (auto& i : v) {
    i *= 2;
}

lambda表達(dá)式：lambda表達(dá)式可以用來(lái)定義匿名函數(shù)，方便地傳遞函數(shù)對(duì)象，例如：

auto f = [](int x, int y) -> int { return x + y; };
int result = f(3, 4);  // result = 7

移動(dòng)語(yǔ)義和右值引用（move semantics和rvalue references）：通過(guò)右值引用可以實(shí)現(xiàn)資源的有效移動(dòng)而不是復(fù)制，提高程序的效率，例如：

std::vector<int> v1 = {1, 2, 3, 4, 5};
std::vector<int> v2 = std::move(v1);  // v2接管了v1的資源，v1變?yōu)闊o(wú)效狀態(tài)

智能指針（smart pointers）：C++11引入了三種智能指針：unique_ptr、shared_ptr和weak_ptr，可以更好地管理動(dòng)態(tài)內(nèi)存，避免內(nèi)存泄漏和懸空指針，例如：

std::unique_ptr<int> p(new int(42));
std::shared_ptr<int> q = std::make_shared<int>(42);
std::weak_ptr<int> r = q;

空指針常量（nullptr）：C++11引入了nullptr關(guān)鍵字，用于表示空指針，避免了NULL宏帶來(lái)的一些問(wèn)題，例如：

void f(int* p) {}
f(nullptr);  // 可以顯式地傳遞空指針

右值引用與移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)：右值引用可以方便地實(shí)現(xiàn)移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)和移動(dòng)賦值運(yùn)算符，用于高效地處理臨時(shí)對(duì)象和避免復(fù)制開(kāi)銷，例如：

class MyVector {
public:
    MyVector(MyVector&& other) noexcept {
        // 移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)
    }
    MyVector& operator=(MyVector&& other) noexcept {
        // 移動(dòng)賦值運(yùn)算符
        return *this;
    }
};

初始化列表：可以方便地初始化數(shù)組和容器，例如：

std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
std::map<std::string, int> m = {{"one", 1}, {"two", 2}, {"three", 3}};

類型別名（type alias）：可以使用using關(guān)鍵字定義類型別名，例如：

using IntVec = std::vector<int>;
IntVec v = {1, 2, 3, 4, 5};

模板別名（template alias）：可以使用using關(guān)鍵字定義模板別名，例如：

template <typename T>
using Vec = std::vector<T>;
Vec<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};

constexpr函數(shù)和變量：可以在編譯期計(jì)算出值，例如：

constexpr int fib(int n) {
    return (n <= 1) ? 1 : fib(n-1) + fib(n-2);
}
constexpr int x = fib(10);  // 編譯期計(jì)算出x的值為89

變長(zhǎng)參數(shù)模板（variadic templates）：可以接受任意數(shù)量和類型的參數(shù)，例如：

template <typename... Args>
void print(Args... args) {
    std::cout << sizeof...(args) << std::endl;  // 打印參數(shù)個(gè)數(shù)
}
print(1, 2, 3);  // 打印3
print("hello", 3.14);  // 打印2

C++14

泛型lambda表達(dá)式：可以使用auto關(guān)鍵字在lambda表達(dá)式中推斷參數(shù)類型，例如：

auto sum = [](auto x, auto y) { return x + y; };
std::cout << sum(1, 2) << std::endl;  // 輸出3
std::cout << sum(1.5, 2.5) << std::endl;  // 輸出4.0

return type deduction for normal functions（函數(shù)返回類型推斷）：可以使用auto關(guān)鍵字讓編譯器自動(dòng)推斷函數(shù)的返回類型，例如：

auto add(int x, int y) {
    return x + y;  // 返回類型會(huì)自動(dòng)推斷為int
}

模板變量（template variable）：可以使用關(guān)鍵字template定義模板變量，例如：

template <typename T>
constexpr T pi = T(3.1415926535897932385);
std::cout << pi<double> << std::endl;  // 輸出3.14159...

靜態(tài)斷言（static_assert）的增強(qiáng)：可以在靜態(tài)斷言中加入一個(gè)字符串提示，例如：

static_assert(sizeof(int) == 4, "int必須是4字節(jié)");  // 如果sizeof(int)不等于4，會(huì)輸出提示信息

字符串字面量的增強(qiáng)：可以使用單引號(hào)（'）包圍字符，例如：

constexpr char operator""_c(char c) { return c; }  // 將字符轉(zhuǎn)化為字符
std::cout << 'a'_c << std::endl;  // 輸出字符'a'

按值捕獲的增強(qiáng)：可以使用關(guān)鍵字init來(lái)對(duì)按值捕獲的變量進(jìn)行初始化，例如：

int x = 1, y = 2;
auto f = [x, y = x + 1] { return x + y; };
std::cout << f() << std::endl;  // 輸出4

變量模板（variable template）：可以使用關(guān)鍵字template定義變量模板，例如：

template <typename T>
constexpr T pi = T(3.1415926535897932385);
std::cout << pi<double> << std::endl;  // 輸出3.14159...

內(nèi)存模型的增強(qiáng)：增加了對(duì)內(nèi)存模型的規(guī)定，例如：

std::atomic<int> x = 0;  // 原子變量
#pragma omp parallel for
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
    x.fetch_add(1);  // 線程安全的對(duì)x進(jìn)行加一操作
}
std::cout << x << std::endl;  // 輸出1000

C++17

結(jié)構(gòu)化綁定（Structured Binding）：可以使用auto關(guān)鍵字對(duì)一個(gè)結(jié)構(gòu)體或元組進(jìn)行結(jié)構(gòu)化綁定，例如：

std::pair<int, int> p = {1, 2};
auto [x, y] = p;  // 結(jié)構(gòu)化綁定
std::cout << x << " " << y << std::endl;  // 輸出1 2

if語(yǔ)句和switch語(yǔ)句的初始化：可以在if語(yǔ)句和switch語(yǔ)句的判斷條件中進(jìn)行變量初始化，例如：

if (int x = get_value(); x > 0) {  // 在if語(yǔ)句中初始化變量x
    std::cout << "x is positive" << std::endl;
}

類模板的參數(shù)推斷（Class Template Argument Deduction，CTAD）：可以讓編譯器自動(dòng)推斷類模板的模板參數(shù)，例如：

std::pair p{1, 2};  // 編譯器可以自動(dòng)推斷出std::pair<int, int>

constexpr if：可以在編譯期進(jìn)行條件判斷，根據(jù)判斷結(jié)果選擇不同的代碼路徑，例如：

template <typename T>
void foo(T t) {
    if constexpr (std::is_pointer_v<T>) {  // 如果T是指針類型
        std::cout << "t is a pointer" << std::endl;
    } else {  // 如果T不是指針類型
        std::cout << "t is not a pointer" << std::endl;
    }
}

折疊表達(dá)式（Fold Expression）：可以使用折疊表達(dá)式來(lái)簡(jiǎn)化代碼，例如：

template <typename... Args>
auto sum(Args... args) {
    return (args + ...);  // 對(duì)args進(jìn)行折疊求和
}
std::cout << sum(1, 2, 3, 4) << std::endl;  // 輸出10

內(nèi)聯(lián)變量（Inline Variable）：可以使用inline關(guān)鍵字來(lái)定義內(nèi)聯(lián)變量，例如：

inline int x = 1;  // 定義一個(gè)內(nèi)聯(lián)變量x，初始值為1

嵌套命名空間（Nested Namespace）：可以在命名空間中嵌套命名空間，例如：

namespace A {
    namespace B {
        void foo() {
            std::cout << "hello, world!" << std::endl;
        }
    }
}
A::B::foo();  // 調(diào)用函數(shù)foo

C++20

概念（Concepts）：概念是一種新的語(yǔ)言結(jié)構(gòu)，可以用來(lái)描述模板參數(shù)的要求，例如：

template <typename T>
concept Integral = std::is_integral_v<T>;
template <typename T>
void foo(T t) requires Integral<T> {  // 使用概念描述模板參數(shù)要求
    std::cout << t << std::endl;
}
foo(1);  // 調(diào)用foo函數(shù)

三方合并運(yùn)算符（Three-way Comparison Operator）：可以使用<=>運(yùn)算符對(duì)兩個(gè)對(duì)象進(jìn)行三方比較，例如：

struct Point {
    int x, y;
    auto operator<=>(const Point& other) const {
        return std::tie(x, y) <=> std::tie(other.x, other.y);
    }
};
bool operator==(const Point& lhs, const Point& rhs) {
    return lhs.x == rhs.x && lhs.y == rhs.y;
}
std::set<Point> s{{1, 2}, {2, 1}, {1, 1}, {2, 2}};
for (const auto& p : s) {
    std::cout << p.x << ", " << p.y << std::endl;
}

輸出結(jié)果為：

1, 1
1, 2
2, 1
2, 2

初始化的捕獲列表（Init-Capture）：可以在lambda表達(dá)式的捕獲列表中進(jìn)行初始化，例如：

int x = 1;
auto lambda = [value = x * 2]() {  // 在捕獲列表中初始化變量value
    std::cout << value << std::endl;
};
lambda();  // 調(diào)用lambda表達(dá)式

consteval函數(shù)：可以在編譯期計(jì)算表達(dá)式的值，例如：

consteval int get_value() { return 42; }  // 定義一個(gè)在編譯期計(jì)算的函數(shù)
std::array<int, get_value()> arr;  // 在編譯期創(chuàng)建一個(gè)大小為42的數(shù)組

模塊（Modules）：可以使用模塊來(lái)管理和組織代碼，替代傳統(tǒng)的頭文件包含方式，例如：

// 定義一個(gè)模塊
module my_module;
export void foo() {
    std::cout << "hello, world!" << std::endl;
}
 
// 使用模塊
import my_module;
int main() {
    foo();  // 調(diào)用函數(shù)foo
    return 0;
}

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