不知道C++這七大特性,絕對枉爲圈中人

作爲一種計算機語言,C++經歷了許多發展變化。

當然,這些改變並不是一蹴而就的。C++曾經缺乏活力與創新,因此很不受歡迎。

但是在C++標準委員會決定加速發展這個語言之後,形勢發生了改變。

2011年起,C++一躍成爲了具有活力、不斷演進、廣受喜愛的計算機語言。
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不知道C++這七大特性,絕對枉爲圈中人

C++蛻變後也並沒有簡單多少,仍是最難的編程語言之一。但是,C++確實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年曆史的C++11爲例),相信每個程序員都會對這個話題感興趣。

注:本文略過了一些高級特性。

  1. 關鍵字auto

當C++11第一次引入auto時,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推導數據類型,這樣就不用每次都要聲明數據類型了。當數據類型爲map<string,vector<pair<int,int>>>時尤爲便捷。

沒有initializer,就無法聲明數據類型(見第五行)。這是說得通的。第五行指令並沒有讓編譯器推導數據類型。

起初,auto的功能比較有限。在之後新版本的C++中,auto的功能越來越強大。

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第七行和第八行中使用了括號初始化 (bracketedinitialization),這也是C++11的新特性之一。

請注意使用auto時,編譯器必須能夠推導數據類型。

一個有趣的問題是:如果寫下autoa = {1, 2, 3}會發生什麼?這是個編譯錯誤嗎?是一個矢量嗎?

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實際上,C++11引入了std::initializer_list<type>.如果聲明auto,花括號初始化列表會被當做輕量級容器。

最終,正如前文所言,當數據結構複雜時,編譯器類型推導很有幫助:

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別忘了檢查第25行!auto [v1,v2] = itr.second純粹是C++17的新特性。這個特性叫做結構化綁定。在舊版本C++中,程序員需要單獨獲取每個變量。但是結構化綁定給這一過程帶來了便利。此外,如果想獲得數據使用引用(reference),只需要加上一個symbol--auto&[v1,v2] = itr.second.

  1. Lambda表達式

C++11引入了lambda表達式,這類似於JavaScript裏的匿名函數。它們都是函數對象,沒有名字,且基於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行一些小而快的操作,又不願意爲此單獨寫一個函數,那麼Lambdas很有用。另一種常見用法是將lambdas作爲比較函數。

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以上例子可以說明很多問題。

首先,請注意花括號初始化是如何提升權重的。然後是通用的begin(),end() (這也是C++11的新增部分)。接着是作爲數據比較器的lambda函數。lambda函數的參數被聲明爲auto(這是C++14的新增部分)。在C++14之前是不能對於函數參數使用auto 的。

正如現代C++的awesome庫中定義的那樣:

· []—不捕獲任何對象。所以不能在lambda表達式內使用全局作用域的局部變量,只能使用參數。

· [=]— 按值捕獲作用域中的局部對象(局部變量,參數)。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)。可以被修改。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函數內部將數據轉換爲其他格式,可以利用作用域的優勢來運用lambda.比如:

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在上面這個例子中,如果在lambda表達式中按值捕獲([factor])局部變量,則不能改變第五行的factor.原因很簡單——沒有權限。

最終,請注意示例中使用了val 作爲引用 (reference). 這確保了lambda函數內部的任何變化都會改變vector.

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學完現代C++後,她們樂開了花!(攝影:Ian Schneider 圖源:Unsplash)

  1. if/switch內的初始化語句

C++17的這個特性十分討喜:

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很明顯,現在可以同時在if/switch句塊內進行變量初始化和條件檢查。這有助於保持代碼簡潔精煉。通用形式爲:

if( init-statement(x);condition(x)) {
// do some stuff here
} else {
// else has the scope of x
// do some other stuff
}

  1. 在編譯時使用constexpr

constexpr 很棒!假如要評估一些表達式,且它的值一旦初始化就不會改變,那麼可以預運算其值並將之作爲宏。或者利用C++11提供的constexpr.

程序員傾向於儘量減少程序運行時間。所以,如果能讓編譯器進行一些操作並減小程序運行的壓力,那麼就可以縮短運行時間。

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以上代碼是constexpr的常見例子之一。既然聲明斐波那契數列函數爲constexpr, 那麼編譯器就可以在編譯時預運算fib(20). 所以編譯之後,可以用constlong long bigval = 2432902008176640000來替代const longlong bigval = fib(20).

請注意,傳遞參數是一個const 值。這是被聲明爲constexpr的函數的一個重點——傳遞參數應該是constexpr或const。否則這裏的函數會和普通函數一樣,也就是說編譯時不進行預運算。

變量也可以是constexpr. 在這種情況下,這些變量在編譯時必須可評估;否則會出現編譯錯誤。

有趣的是,後來在C++17中引入了constexpr-if 和constexpr-lambda.

  1. Tuples元組

與pair非常類似, tuple是各種數據類型的固定大小值的集合。

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有時,相比於tuple,使用 std::array更方便。array類似於帶有C++標準庫的功能的plain C陣列。這個數據結構是C++11新增的。

  1. 類模板參數推導

這個特性的名字還挺囉嗦。從C++17開始,標準類模板也可以進行模板參數推導。之前,模板參數推導只支持函數模板。結果就是:

std::pair<std::string,int> user = {"M", 25}; // previous
std::pair user = {"M", 25}; // C++17

這種推導是“隱性的”。這對於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。

  1. 智能指針

指針有時很恐怖。由於C++語言爲程序員提供了很大程度的自由,所以有時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。它們通過適時釋放內存來幫助程序員防止內存泄漏。它們還有助於代碼達到異常安全等級。

C++爲最新版本的計算機語言引入了許多全新的特性。如果你感興趣,可以進行深入瞭解。

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