不知道C++這七大特性，絕對枉為圈中人
作為一種計(jì)算機(jī)語言，C++經(jīng)歷了許多發(fā)展變化。
當(dāng)然，這些改變并不是一蹴而就的。C++曾經(jīng)缺乏活力與創(chuàng)新，因此很不受歡迎。
但是在C++標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)決定加速發(fā)展這個(gè)語言之后，形勢發(fā)生了改變。
2011年起，C++一躍成為了具有活力、不斷演進(jìn)、廣受喜愛的計(jì)算機(jī)語言。
C++蛻變后也并沒有簡單多少，仍是最難的編程語言之一。但是，C++確實(shí)比之前更加人性化了。
本文要講的是的C++的一些新特性(以有8年歷史的C++11為例)，相信每個(gè)程序員都會(huì)對這個(gè)話題感興趣。
注：本文略過了一些高級(jí)特性。
1. 關(guān)鍵字auto
當(dāng)C++11***次引入auto時(shí)，程序員們紛紛喜極而泣!
auto的意義是使C++編譯器可以在編譯時(shí)推導(dǎo)數(shù)據(jù)類型，這樣就不用每次都要聲明數(shù)據(jù)類型了。當(dāng)數(shù)據(jù)類型為
- map<string,vector<pair<int,int>>>
沒有initializer，就無法聲明數(shù)據(jù)類型(見第五行)。這是說得通的。第五行指令并沒有讓編譯器推導(dǎo)數(shù)據(jù)類型。
起初，auto的功能比較有限。在之后新版本的C++中，auto的功能越來越強(qiáng)大。
第七行和第八行中使用了括號(hào)初始化 (bracketedinitialization)，這也是C++11的新特性之一。
請注意使用auto時(shí)，編譯器必須能夠推導(dǎo)數(shù)據(jù)類型。
一個(gè)有趣的問題是：如果寫下autoa = {1, 2, 3}會(huì)發(fā)生什么?這是個(gè)編譯錯(cuò)誤嗎?是一個(gè)矢量嗎?
實(shí)際上，C++11引入了std::initializer_list
最終，正如前文所言，當(dāng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜時(shí)，編譯器類型推導(dǎo)很有幫助：
別忘了檢查第25行!auto [v1,v2] = itr.second純粹是C++17的新特性。這個(gè)特性叫做結(jié)構(gòu)化綁定。在舊版本C++中，程序員需要單獨(dú)獲取每個(gè)變量。但是結(jié)構(gòu)化綁定給這一過程帶來了便利。此外，如果想獲得數(shù)據(jù)使用引用(reference)，只需要加上一個(gè)symbol--auto&[v1,v2] = itr.second.
2. Lambda表達(dá)式
C++11引入了lambda表達(dá)式，這類似于JavaScript里的匿名函數(shù)。它們都是函數(shù)對象，沒有名字，且基于簡潔的語法在不同作用域上捕獲變量。它們也可以被分配給變量。
如果需要在代碼中進(jìn)行一些小而快的操作，又不愿意為此單獨(dú)寫一個(gè)函數(shù)，那么Lambdas很有用。另一種常見用法是將lambdas作為比較函數(shù)。
以上例子可以說明很多問題。
首先，請注意花括號(hào)初始化是如何提升權(quán)重的。然后是通用的begin(),end() (這也是C++11的新增部分)。接著是作為數(shù)據(jù)比較器的lambda函數(shù)。lambda函數(shù)的參數(shù)被聲明為auto(這是C++14的新增部分)。在C++14之前是不能對于函數(shù)參數(shù)使用auto 的。
正如現(xiàn)代C++的awesome庫中定義的那樣：
- []—不捕獲任何對象。所以不能在lambda表達(dá)式內(nèi)使用全局作用域的局部變量，只能使用參數(shù)。
- [=]— 按值捕獲作用域中的局部對象(局部變量，參數(shù))。只可使用不可修改。
- [&]—按引用捕獲作用域中的局部對象(局部變量，參數(shù))?？梢员恍薷?。例子如下。
- [this]—按值捕獲this 指針。
- [a, &b]—按值捕獲對象a ，按引用捕獲對象b。
所以，如果想在lambda函數(shù)內(nèi)部將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為其他格式，可以利用作用域的優(yōu)勢來運(yùn)用lambda.比如：
在上面這個(gè)例子中，如果在lambda表達(dá)式中按值捕獲([factor])局部變量，則不能改變第五行的factor.原因很簡單——沒有權(quán)限。
最終，請注意示例中使用了val 作為引用 (reference). 這確保了lambda函數(shù)內(nèi)部的任何變化都會(huì)改變vector.
學(xué)完現(xiàn)代C++后，她們樂開了花!(攝影：Ian Schneider 圖源：Unsplash)
3. if/switch內(nèi)的初始化語句
C++17的這個(gè)特性十分討喜：
很明顯，現(xiàn)在可以同時(shí)在if/switch句塊內(nèi)進(jìn)行變量初始化和條件檢查。這有助于保持代碼簡潔精煉。通用形式為：
- if( init-statement(x);condition(x)) {
- // do some stuff here
- } else {
- // else has the scope of x
- // do some other stuff
- }
4. 在編譯時(shí)使用constexpr
constexpr 很棒!假如要評(píng)估一些表達(dá)式，且它的值一旦初始化就不會(huì)改變，那么可以預(yù)運(yùn)算其值并將之作為宏?；蛘呃肅++11提供的constexpr.
程序員傾向于盡量減少程序運(yùn)行時(shí)間。所以，如果能讓編譯器進(jìn)行一些操作并減小程序運(yùn)行的壓力，那么就可以縮短運(yùn)行時(shí)間。
以上代碼是constexpr的常見例子之一。既然聲明斐波那契數(shù)列函數(shù)為constexpr， 那么編譯器就可以在編譯時(shí)預(yù)運(yùn)算fib(20). 所以編譯之后，可以用constlong long bigval = 2432902008176640000來替代const longlong bigval = fib(20).
請注意，傳遞參數(shù)是一個(gè)const 值。這是被聲明為constexpr的函數(shù)的一個(gè)重點(diǎn)——傳遞參數(shù)應(yīng)該是constexpr或const。否則這里的函數(shù)會(huì)和普通函數(shù)一樣，也就是說編譯時(shí)不進(jìn)行預(yù)運(yùn)算。
變量也可以是constexpr. 在這種情況下，這些變量在編譯時(shí)必須可評(píng)估;否則會(huì)出現(xiàn)編譯錯(cuò)誤。
有趣的是，后來在C++17中引入了constexpr-if 和constexpr-lambda.
5. Tuples元組
與pair非常類似, tuple是各種數(shù)據(jù)類型的固定大小值的集合。
有時(shí)，相比于tuple，使用 std::array更方便。array類似于帶有C++標(biāo)準(zhǔn)庫的功能的plain C陣列。這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是C++11新增的。
6. 類模板參數(shù)推導(dǎo)
這個(gè)特性的名字還挺啰嗦。從C++17開始，標(biāo)準(zhǔn)類模板也可以進(jìn)行模板參數(shù)推導(dǎo)。之前，模板參數(shù)推導(dǎo)只支持函數(shù)模板。結(jié)果就是：
- std::pair<std::string,int> user = {"M", 25}; // previous
- std::pair user = {"M", 25}; // C++17
這種推導(dǎo)是“隱性的”。這對于tuple來說就更方便了。
- // previous
- std::tuple<std::string, std::string, int> user ("M","Chy", 25);
- // deduction in action!
- std::tuple user2("M", "Chy", 25);
以上這一特性對不熟悉C++模板的人來說沒有太大用處。
7. 智能指針
指針有時(shí)很恐怖。由于C++語言為程序員提供了很大程度的自由，所以有時(shí)很容易搬起石頭砸自己的腳。而且很多情況下，麻煩是由指針造成的。
幸運(yùn)的是，C++11引入了智能指針，智能指針比普通指針便捷得多。它們通過適時(shí)釋放內(nèi)存來幫助程序員防止內(nèi)存泄漏。它們還有助于代碼達(dá)到異常安全等級(jí)。
