李亮
審稿人：徐方友，邱帥

說起C++語言，它現在被公認為是在各種編程語言中最難學的語言之一，它的語法知識點之廣泛，細節內容之多，學習難度之大，時間周期之長，都使得人們對這門語言“敬而遠之”。然而C++語言又具有不可替代的巨大優勢。主要的優勢有以下幾點，首先C++是一個嚴謹，精確的語言。它的標準定義非常明確，語言結構層次分明，清晰順暢，具有優秀的編程語言應該具有的品質。其次，C++語言支持對底層的操作，這是又一大優勢。支持底層操作意味著編程的效率將顯著提升。C++語言在繼承c語言的基礎上，改進了自己對底層的支持，這令其更加有吸引力。第三，C++語言完全兼容c語言，這使得人們可以按照傳統C的面向過程式的編程，這對于實現底層和內核操作無疑是一大亮點。第四，C++語言是面向對象編程的程序語言，它不僅僅是對c語言的擴充，它在面向對象方面新增了模板，STL，以及各類容器，使得它更加適合大型軟件工程的開發和創新。另外，C++所獨有的模板元編程的能力也是它繼續保持生命力的關鍵所在。最后，C++語言具有極高的性能，這是C++語言眾多優勢中的核心，這種優勢使它廣泛應用于大型服務器編程，游戲開發，云計算等高端技術領域。如今，C++語言仍然應用在各個領域，在11月的TIOBE編程語言排行榜中，C++語言仍然穩居前三，這是對C++語言優勢最好的證明。

C++語言是在不斷發展和改進的，正如C++之父本賈尼所說，c++好像是一種全新的編程語言。C++11是C++程序設計語言標準的一個新的版本，在2011年由ISO批準并發布。C++11新標準從而代替了原來的C++98和C++03.。C++11標準是對C++的一次巨大的改進和擴充。在核心語法，STL標準模板等方面增加眾多新功能，新亮點。例如新增auto，deltype，nullptr等關鍵字，增加范圍for循環，新增lambda表達式等。下面將對C++增加的眾多新特性進行總結。

（一）auto關鍵字

C++11新標準成功引入了auto關鍵字，auto關鍵字可以幫助我們分析表達式所屬的類型。和以前的一些類型說明符明顯不同的是，auto關鍵字可以讓編譯器自動分析某個初始值來判斷它所屬的類型。當然，使用auto關鍵字必須確定初始值。

圖片1

如圖1所示，我們定義了一個變量a，它的初始值是一個make_share類型。這樣我們就新建了一個指向string的智能指針shared_ptr;相比之前的C++標準，這樣將會更加簡便，利于我們快速完成程序設計。

（二）decltype關鍵字

C++11新標準引入了又一種類型說明符decltype，它的功能是選擇并返回操作數的數據類型。它會使得編譯器自動分析表達式的類型并得到它的類型，最關鍵是它不會去計算表達式的值。例如圖2所示：

圖片2

我們定義了一個常量b，它的初值是10，又定義了一個值為20的變量c，然后通過decltype關鍵字定義了兩個變量x，y。讓編譯器通過推斷括號里的表達式來判斷x，y的類型。我們很容易得出b的類型是const int，而c的類型是int。

（三）字面值nullptr

我們都知道所謂空指針就是不指向任何對象的指針，定義空指針的辦法有很多。例如將這個指針的初值設為0，或者將它的初值設為NULL，在標準庫iostream中，NULL代表的就是0.

而C++11新標準引入了一個新的字面值來初始化空指針，它就是nullptr，nullptr是一個比較特殊的字面值，它可以任意轉換成其他的任意指針類型。例如圖3所示：

圖片3

如圖3所示，我們定義了一個指向int的指針p，且把它用字面值nullptr初始化，隨后定義了一個指向動態內存的指針q，然后將q所指向的動態內存地址賦給p，現在p就指向了那個地址，我們釋放q。

（四）constexpr關鍵字

C++新標準引入constexpr關鍵字，它許可將變量聲明為constexpr來由編譯器驗證變量是否是一個常量表達式。當然，聲明為constexpr的變量一定是一個常量表達式。而且需要用長量表達式初始化。例如：

圖片4

如圖4所示。我們定義了常量val，并給它賦予了初值，然后用val+1來初始化另外一個常量val2.這里要說明的是如果肯定一個變量是常量表達式，我們就可以把它聲明為constexpr類型。

（五）范圍for語句

范圍for語句是c++11新標準一個重要的引用，這種遍歷語句遍歷指定序列的每個元素，并且可以對每個元素進行某種操作。它的語法格式是：

For（declaration ： expression）
statement;

其中，declaration是一個變量，它用于表示一個原子元素或者基礎元素，而expression是一個對象或者是一個序列，是被遍歷的對象。這個對象將被訪問里面的原子元素。訪問一個元素之后，將會被推進至下一個需要被訪問的值。例如圖5所示:

圖片5

如圖5所示。我們定義了一個vector容器ivec，并且對它進行了列表初始化（列表初始化也是c++11新標準引入的），運用范圍for循環，遍歷ivec容器里面的元素，這里的c可被編譯器推斷為string類型，auto關鍵字的作用前面已說明，不在詳述。我們每遍歷一個容器中的元素就將它賦值為“b”，然后將它輸出，這也證明了可用范圍for語句對容器或者對象中的基礎元素進行指定操作。

（六）Lambda表達式

C++11新標準新增的一項重要功能就是lambda表達式，所謂lambda就是表示一個可調用的代碼單元，也可以說是一個可調用對象,還可以理解為一個沒有命名的內聯函數。Lambda的組成結構與函數很相似，它擁有一個返回類型，一個形參列表，一個函數體。Lambda也可以定義在函數內部。它的組成結構如下：

[capture list] (parameter list) -> return type { function body}

Capture list 表示捕獲列表，也就是lambda所在函數中的局部變量的列表，如果沒有，則這個列表為空。Return type 表示該lambda的返回類型，Parameter list 為形參列表，Function body是函數體，這些和函數表示是一樣的。需要注意的是，如果有返回類型，lambda必須使用尾置返回來確定類型。另外，lambda必須包括捕獲列表和函數體。另外的幾個可以省略。例如：

圖片6

如圖6所示。我們定義了一個名為fcn的lambda表達式。它只有捕獲列表和函數體。這個lambda表達式返回值為1.之后。我們調用這個lambda，會輸出1。

（七）initializer_list

Initializer_list定義在c++11新標準新引入的initializer_list頭文件中。Initializer_list也是一種標準庫類型。此類型用于訪問c++初始化列表中的值，列表中的元素類型為const的，也就是常量，我們無法改變initializer_list中的元素的值。這種類型的對象由編譯器從初始化列表聲明中直接自動構造，所謂初始化列表聲明就是被包括在花括號里面的，用逗號分隔元素的列表。Initializer_list可以用于表示某種特定類型的值的數組。

圖片7

如圖7所示，我們定義了一個名為mylist的類，它有一個initializer_list類型的構造函數，此構造函數將傳遞進來的initializer_list的類型參數中的值存入str中，并以空格分隔。

（八）標準庫bind函數

C++11引入了新的標準庫函數bind，我們可以將bind看成一個函數適配器。它的組成結構如下：

Auto newcallable = bind(callable,arg_list)

Newcallable表示一個新的可調用對象，arg_list表示參數列表，這個參數也就是callable所對應的的參數。當我們調用newcallable時，newcallable會調用callable，并且把arg_list中的參數傳遞給callable。對于arg_list,這個燦叔列表可能是具有實際值得參數，也可能是像_n這樣的占位符。這個占位符表示newcallable的參數。比如_1就是newcallable的第一個參數，_2就是newcallable的第二個參數。以此類推。如圖8：

圖片8

在圖8中，我們定義了一個名為myfun的類。它有3個成員，分別是a，b兩個int型的成員，和一個有加法功能的成員函數。注意，我們的占位符是定義在std命名空間中的placeholders中。首先定義了一個名為fcn的新調用對象，隨后我們調用標準庫函數bind。它的調用對象，也就是它的第一個參數是成員函數add_num,我們把參數1,3，傳遞給這個成員函數。最后，我們調用fcn這個可調用對象。得到結果4.

我們再定義了一個名為fcn2的可調用對象，它同樣以myfun作為可調用參數。我們這里使用了占位符，它表示fcn2具有一個參數。當我調用fcn2時，我們將這兩個參數傳遞給myfun。隨后輸出結果。

（九）智能指針shared_ptr,unique_ptr

新的C++11標準庫為了更好地管理和使用動態內存，防止內存泄漏和懸垂指針，定義了兩個智能指針類型，分別是shared_ptr和unique_ptr。它們均定義在頭文件memory中。Shared_ptr可以讓多個智能指針指向同一個對象，而unique_ptr只容許一個指針獨自指向一個對象。下面詳細說明這兩個智能指針。

Shared_ptr是用于管理動態內存的指針，它擁有垃圾回收機制。可與其他對象共享管理，這種指針具有取得指針所有權并共享該所有權的能力。當最后一個指針釋放所有權時，也就是引用計數為0時，指針的所有者將刪除該指針。Shared_ptr自身如果被銷毀，或者通過賦值或者通過調用reset函數，他們的值被改變的話，它就釋放對共享對象的所有權。

Unique_ptr擁有它所指向的對象，它與shared_ptr不同點是，在任一時刻，只能有一個unique_ptr指向一個對象。如果這個unique_ptr被銷毀，則它所指向的對象也要被銷毀。
例如：

圖片9.

如圖9所示，我們定義了5個智能指針，首先定義的ptr是一個shared_ptr類型，他通過使用make_shared來初始化。之后的4個指針都是unique_ptr,其中，ptr4是一個管理動態int對象的指針，ptr3接管了ptr4所指向的對象。在語句中。我們看到ptr4調用release函數解除自己對所指對象的所有權，并將它賦給ptr3.ptr5同樣的道理。通過調用reset函數。釋放它原來擁有的對象，接管ptr3所指的對象。

（十）右值引用

C++11標準庫引入了右值引用，這是一種全新的引用類型，之所以稱為右值引用，因為它就是必須綁定在右值的引用上。右值引用的符號是&&，而不是&。右值引用擁有一條關鍵的性質。那就是它只能綁定在一個將要銷毀的對象上。所以它更加方便移動操作。

我們可以將右值引用進行分類。首先一類右值引用是將亡值，也就是馬上要銷毀的值，一般指的是跟右值引用相關的表達式，這樣的表達式是要被銷毀的對象。另外一類是純右值，

例如按值返回的臨時對象，運算表達式產生的臨時對象，原始字面值，lambda等。

上述總結了C++11十大典型的新特性。通過對c++11新特性的應用，可以更好地理解和掌握c++語言。C++11還有很多新特性，在此不再舉例詳述。具體請參考《C++ primer 5》，《深入理解C++11》，《深入探索c++對象模型》。