C++11、C++14、C++17、C++20里面的一些常用新特性
迪丽瓦拉
2025-05-30 00:38:54
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C++11

  1. 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
  1. 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 v = {1, 2, 3, 4, 5};
for (auto& i : v) {i *= 2;
}
  1. 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
  1. 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 v1 = {1, 2, 3, 4, 5};
std::vector v2 = std::move(v1);  // v2接管了v1的资源,v1变为无效状态
  1. 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 p(new int(42));
std::shared_ptr q = std::make_shared(42);
std::weak_ptr r = q;
  1. 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
  1. 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;}
};
  1. 初始化列表:可以方便地初始化数组和容器,例如:
std::vector v = {1, 2, 3, 4, 5};
std::map m = {{"one", 1}, {"two", 2}, {"three", 3}};
  1. 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;
IntVec v = {1, 2, 3, 4, 5};
  1. 模板别名(template alias):可以使用using关键字定义模板别名,例如:
template 
using Vec = std::vector;
Vec v = {1, 2, 3, 4, 5};
  1. 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
  1. 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 
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

  1. 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
  1. 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
}
  1. 模板变量(template variable):可以使用关键字template定义模板变量,例如:
template 
constexpr T pi = T(3.1415926535897932385);
std::cout << pi << std::endl;  // 输出3.14159...
  1. 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
  1. 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'
  1. 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
  1. 变量模板(variable template):可以使用关键字template定义变量模板,例如:
template 
constexpr T pi = T(3.1415926535897932385);
std::cout << pi << std::endl;  // 输出3.14159...
  1. 内存模型的增强:增加了对内存模型的规定,例如:
std::atomic 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

  1. 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 p = {1, 2};
auto [x, y] = p;  // 结构化绑定
std::cout << x << " " << y << std::endl;  // 输出1 2
  1. 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xstd::cout << "x is positive" << std::endl;
}
  1. 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
  1. 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 
void foo(T t) {if constexpr (std::is_pointer_v) {  // 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;}
}
  1. 折叠表达式(Fold Expression):可以使用折叠表达式来简化代码,例如:
template 
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
  1. 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
  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

  1. 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 
concept Integral = std::is_integral_v;
template 
void foo(T t) requires Integral {  // 使用概念描述模板参数要求std::cout << t << std::endl;
}
foo(1);  // 调用foo函数
  1. 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 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
  1. 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valuestd::cout << value << std::endl;
};
lambda();  // 调用lambda表达式
  1. 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 arr;  // 在编译期创建一个大小为42的数组
  1. 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fooreturn 0;
}

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