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本篇博客對於C++11的新特性做一些詳細的描述和記錄。儘量用簡潔的語言和小栗子說明C++11做了哪些優化工作。
類型推導
- 模板函數類型推導。當調用一個模板函數時候，會自動進行模板參數推導。在推導的過程中，實參的引用性會被忽略（也就是說如果傳進的是一個引用，則形參會當做非引用型處理），除此之外，如果是傳值的話，實參的常量性也會被去除。
- auto，是一個語法糖，其類型推導的方法與模板函數一致，唯一不同的是對於大括號初始化方法的推導，auto會推導爲std::initializer_list類型，模板函數不會推導。除此之外，auto主要是提高了寫代碼時候的方便性，讓程序員可以用這個語法糖來簡化類型的書寫（但是，其實你最好還是要清楚知道自己定義或函數返回值都是什麼類型，然後可以用auto來替代顯式類型聲明）
- decltype，主要的作用是在聲明返回值型別依賴於形參型別的模板函數（和auto一起使用），其他地方的使用和auto差不多。在C++14中支持decltype(auto)這種使用方法。
template <typename T,typename U>
auto func(T a,U b) -> decltype(a+b)
{
return a+b;
}
智能指針
C++11中的智能指針常用的有三種unique_ptr，shared_ptr，weak_ptr（auto_ptr已經不考慮了）。智能指針主要是利用RAII的思想，將裸指針的管理用一個類的構造和析構來替代（但是和GC機制還是有很大的區別），下面每個分別進行闡述。
- unique_ptr，這個用於管理專屬所有權的資源，也就是說其不能夠複製，只能通過移動進行資源傳遞，但是將unique_ptr指針轉換成shared_ptr很方便。unique_ptr可以自己定義資源刪除器，但是會增加對象的大小（原生的unique_ptr對象大小就是和裸指針一樣，但是如果加上自定義的刪除器，就會增加其大小）
從使用來看，unique_ptr主要用於工廠模式的方法返回和Pimpl用法（Pointer to Implemetation ，在一個類中聲明另一個impl類，對於impl類用unique_ptr進行管理，好處在於減少類之間的編譯依賴關係）
- shared_ptr，用於管理共享所有權的資源，其內部實現不僅有裸指針，還有一個int* count，指向引用計數的指針，所以其大小是裸指針的兩倍。還有一點需要注意，shared_ptr要求線程安全，所以其引用計數的遞增和遞減操作都是原子性的。shared_ptr不可轉換成unique_ptr。
從使用來看，shared_ptr的適用範圍相比如unique_ptr就廣闊很多，但是值得注意的是，儘量不要用裸指針來初始化shared_ptr，因爲可能發生一種情況，就是同一個裸指針初始化多個shared_ptr，這樣就會對一個同樣的資源有多個引用計數（控制塊），當一個析構後，另一個就會是懸停空指針了，當其析構的時候會發生未定義行爲解決方法有兩個：①儘量用行如std::shared_ptr ptr(new A());②用make_shared替代裸指針初始化。首先make_shared會有性能的提升，其次，其在多參數構造的場景下，make_shared會保證無異常，裸指針可能由於參數傳遞構造順序的問題產生異常。
#ifndef SHARED_PTR_H
#define SHARED_PTR_H
#include <iostream>
#include <atomic>
namespace haha_giraffe{
/*注意！！模板類不能聲明實現分離，因爲是在編譯階段模板具現化 */
template <typename T>
class Shared_ptr{
public:
Shared_ptr():ptr(nullptr),count(new int(0)){
}
explicit Shared_ptr(T* value); // Shared_ptr<int> ptr=new int(64); 加上explicit這個就無法成功，這個先是將內置指針轉換成Shared_ptr
~Shared_ptr();
Shared_ptr(const Shared_ptr<T>&);
Shared_ptr<T>& operator = (const Shared_ptr<T>&);
int usecount() const{
return *count;
}
T* get() const{
return ptr;
}
void reset(T* value) noexcept;
void swap(Shared_ptr<T>&) noexcept;
private:
T* ptr;
//std::atomic<int*> count; 要不要將引用計數定義爲原子變量保證shared_ptr的線程安全性
int* count; //因爲不同對象要共享這個count,而且不能定義成static
};
template <typename T>
Shared_ptr<T>::Shared_ptr(T* value)
:ptr(value),
count(new int(1))
{
}
template <typename T>
Shared_ptr<T>::~Shared_ptr(){
(*count)--;
if(*count==0){
std::cout<<"destructor"<<std::endl;
delete count;
delete ptr;
}
}
template <typename T>
Shared_ptr<T>::Shared_ptr(const Shared_ptr<T>& sha)
:ptr(sha.ptr),
count(sha.count)
{
(*count)++;
}
template <typename T>
Shared_ptr<T>& Shared_ptr<T>::operator = (const Shared_ptr<T>& sha){
if(this==&sha){
return *this;
}
(*count)--;//原先的引用計數減一
if((*count)==0){
delete count;
delete ptr;
}
count=sha.count;//更改計數
ptr=sha.ptr;
(*count)++;//計數加一
return *this;
}
template <typename T>
void Shared_ptr<T>::reset(T* value) noexcept{
(*count)--;
ptr=value;
count=new int(1);
}
template <typename T>
void Shared_ptr<T>::swap(Shared_ptr<T>& sptr) noexcept{
int* tmpcount=count;
auto aptr=ptr;
ptr=sptr.ptr;
count=sptr.count;
sptr.ptr=aptr;
sptr.count=tmpcount;
}
}
#endif
- weak_ptr，這個智能指針的用處在於作爲shared_ptr的一種擴充，其與shared_ptr的區別在於，其不會增加引用計數的個數，所以當引用計數爲0的時候，指向相同管理資源的weak_ptr也一樣會被析構。其主要的使用場景在於循環引用（類A中有指向類B的shared_ptr對象，同時類B中也有指向類A的shared_ptr對象，所以兩個對象在析構的時候就會形成一個死鎖的情況，這時就可以用weak_ptr來替代shared_ptr）
移動語義
這一塊是C++11的新特性，在這裏分點進行敘述。
- 左值引用，右值引用，萬能引用。首先要明白C++中什麼左值和右值，參考左值與右值，而左值引用則形爲T&，右值引用和萬能引用都形爲T&&，區別在於，萬能引用的T型別是推導而來，一般用於模板函數和auto&&，一般情況下，左值引用只能用左值進行初始化，右值引用只能用右值進行初始化，而對於萬能引用，如果是右值初始化則得到一個右值引用，如果是左值初始化則得到一個左值引用。
- std::move，std::forward和完美轉發。std::move經常配和右值引用，其功能就是將左值變成右值，其本部本質上是一個強制類型轉換。std::forward則配着萬能引用使用，是一種有條件的強制類型轉換，僅當實參是通過右值完成初始化時，他纔會執行向右值的強制類型轉換，其餘都是執行向左值的強制類型轉換。
- 引用摺疊，當多個引用重疊在一起，就會發生引用摺疊，規則是：如果任意引用爲左值引用，則結果爲左值引用，否則（即兩個皆爲右值引用），結果爲右值引用。引用摺疊一般出現在四種場景下：①模板實例化②auto變量的型別生成③生成和使用typedef和別名聲明④decltype運用中（萬能引用的實質=類型推導+引用摺疊）
雜項
nullptr、0、NULL
首先nullptr是在C++11中提出的一個關鍵字表示指針的字面常量，nullptr相比於0和NULL最大的區別在於，0和NULL不具備指針型別，當發生模板函數類型推導的時候，0和NULL可能會被推導爲整型而不是指針類型，而nullptr則會被推導爲nullptr_t。除此之外，當發生函數重載的時候可能會發生意外。
#include <cstddef>
#include <iostream>
template<class F, class A>
void Fwd(F f, A a)
{
f(a);
}
void g(int* i)
{
std::cout << "Function g called\n";
}
int main()
{
g(NULL); // 良好
g(0); // 良好
Fwd(g, nullptr); // 良好
// Fwd(g, NULL); // 錯誤：不存在函數 g(int)
}
最後提一下，因爲編譯器對於0和NULL的類型推導不對，所以0和NULL不能用作空指針實現完美轉發。
constexpr
對於constexpr修飾的變量，其有兩個特點：①具有常量性（和const一致，不可更改）②在編譯期就已經得到變量的值（即只能通過編譯期常量進行初始化，在編譯期就可以算出來，這就是其與const的區別）
對於constexpr修飾的函數，如果傳入的參數能夠在編譯期計算出來，那麼這個函數就會產生編譯期的值，相反如果傳入的參數不能在編譯期計算出來，那麼constexpr修飾的函數就和普通函數一樣了，滿足這樣條件的函數，就可以用constexpr修飾。
檢查變量是否爲constexpr，可以利用std::array只能傳入編譯期常量的長度值的特性。
參考書籍
Effective Modern C++
C++ Primer