C++11、C++14、C++17、C++20常用新特性

更新时间：2023年03月10日 11:03:12 作者：C++有手就行

本文主要介绍了C++11、C++14、C++17、C++20常用新特性，文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧

C++11

自动类型推断（auto关键字）：C++11引入了auto关键字，可以根据变量初始值自动推导出变量类型。例如：

auto i = 42;  // i被推导为int类型
auto d = 3.14;  // d被推导为double类型

基于范围的for循环（range-based for loop）：可以方便地遍历容器中的元素，例如：

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

lambda表达式：lambda表达式可以用来定义匿名函数，方便地传递函数对象，例如：

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

移动语义和右值引用（move semantics和rvalue references）：通过右值引用可以实现资源的有效移动而不是复制，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的资源，v1变为无效状态

智能指针（smart pointers）：C++11引入了三种智能指针：unique_ptr、shared_ptr和weak_ptr，可以更好地管理动态内存，避免内存泄漏和悬空指针，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;

空指针常量（nullptr）：C++11引入了nullptr关键字，用于表示空指针，避免了NULL宏带来的一些问题，例如：

void f(int* p) {}
f(nullptr);  // 可以显式地传递空指针

右值引用与移动构造函数：右值引用可以方便地实现移动构造函数和移动赋值运算符，用于高效地处理临时对象和避免复制开销，例如：

class MyVector {
public:
    MyVector(MyVector&& other) noexcept {
        // 移动构造函数
    }
    MyVector& operator=(MyVector&& other) noexcept {
        // 移动赋值运算符
        return *this;
    }
};

初始化列表：可以方便地初始化数组和容器，例如：

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

类型别名（type alias）：可以使用using关键字定义类型别名，例如：

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

模板别名（template alias）：可以使用using关键字定义模板别名，例如：

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

constexpr函数和变量：可以在编译期计算出值，例如：

constexpr int fib(int n) {
    return (n <= 1) ? 1 : fib(n-1) + fib(n-2);
}
constexpr int x = fib(10);  // 编译期计算出x的值为89

变长参数模板（variadic templates）：可以接受任意数量和类型的参数，例如：

template <typename... Args>
void print(Args... args) {
    std::cout << sizeof...(args) << std::endl;  // 打印参数个数
}
print(1, 2, 3);  // 打印3
print("hello", 3.14);  // 打印2

C++14

泛型lambda表达式：可以使用auto关键字在lambda表达式中推断参数类型，例如：

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

return type deduction for normal functions（函数返回类型推断）：可以使用auto关键字让编译器自动推断函数的返回类型，例如：

auto add(int x, int y) {
    return x + y;  // 返回类型会自动推断为int
}

模板变量（template variable）：可以使用关键字template定义模板变量，例如：

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

静态断言（static_assert）的增强：可以在静态断言中加入一个字符串提示，例如：

static_assert(sizeof(int) == 4, "int必须是4字节");  // 如果sizeof(int)不等于4，会输出提示信息

字符串字面量的增强：可以使用单引号（'）包围字符，例如：

constexpr char operator""_c(char c) { return c; }  // 将字符转化为字符
std::cout << 'a'_c << std::endl;  // 输出字符'a'

按值捕获的增强：可以使用关键字init来对按值捕获的变量进行初始化，例如：

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

变量模板（variable template）：可以使用关键字template定义变量模板，例如：

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

内存模型的增强：增加了对内存模型的规定，例如：

std::atomic<int> x = 0;  // 原子变量
#pragma omp parallel for
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
    x.fetch_add(1);  // 线程安全的对x进行加一操作
}
std::cout << x << std::endl;  // 输出1000

C++17

结构化绑定（Structured Binding）：可以使用auto关键字对一个结构体或元组进行结构化绑定，例如：

std::pair<int, int> p = {1, 2};
auto [x, y] = p;  // 结构化绑定
std::cout << x << " " << y << std::endl;  // 输出1 2

if语句和switch语句的初始化：可以在if语句和switch语句的判断条件中进行变量初始化，例如：

if (int x = get_value(); x > 0) {  // 在if语句中初始化变量x
    std::cout << "x is positive" << std::endl;
}

类模板的参数推断（Class Template Argument Deduction，CTAD）：可以让编译器自动推断类模板的模板参数，例如：

std::pair p{1, 2};  // 编译器可以自动推断出std::pair<int, int>

constexpr if：可以在编译期进行条件判断，根据判断结果选择不同的代码路径，例如：

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

折叠表达式（Fold Expression）：可以使用折叠表达式来简化代码，例如：

template <typename... Args>
auto sum(Args... args) {
    return (args + ...);  // 对args进行折叠求和
}
std::cout << sum(1, 2, 3, 4) << std::endl;  // 输出10

内联变量（Inline Variable）：可以使用inline关键字来定义内联变量，例如：

inline int x = 1;  // 定义一个内联变量x，初始值为1

嵌套命名空间（Nested Namespace）：可以在命名空间中嵌套命名空间，例如：

namespace A {
    namespace B {
        void foo() {
            std::cout << "hello, world!" << std::endl;
        }
    }
}
A::B::foo();  // 调用函数foo

C++20

概念（Concepts）：概念是一种新的语言结构，可以用来描述模板参数的要求，例如：

template <typename T>
concept Integral = std::is_integral_v<T>;
template <typename T>
void foo(T t) requires Integral<T> {  // 使用概念描述模板参数要求
    std::cout << t << std::endl;
}
foo(1);  // 调用foo函数

三方合并运算符（Three-way Comparison Operator）：可以使用<=>运算符对两个对象进行三方比较，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;
}

输出结果为：

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

初始化的捕获列表（Init-Capture）：可以在lambda表达式的捕获列表中进行初始化，例如：

int x = 1;
auto lambda = [value = x * 2]() {  // 在捕获列表中初始化变量value
    std::cout << value << std::endl;
};
lambda();  // 调用lambda表达式

consteval函数：可以在编译期计算表达式的值，例如：

consteval int get_value() { return 42; }  // 定义一个在编译期计算的函数
std::array<int, get_value()> arr;  // 在编译期创建一个大小为42的数组

模块（Modules）：可以使用模块来管理和组织代码，替代传统的头文件包含方式，例如：

// 定义一个模块
module my_module;
export void foo() {
    std::cout << "hello, world!" << std::endl;
}
 
// 使用模块
import my_module;
int main() {
    foo();  // 调用函数foo
    return 0;
}

到此这篇关于C++11、C++14、C++17、C++20常用新特性的文章就介绍到这了,更多相关C++11、C++14、C++17、C++20新特性内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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