C++11相比C++98增加了许多关键字及新的语法特性，很多人觉得这些语法可有可无，没有新特性也可以用传统C++去实现。本章重点总结一些常用c++11新语法特点。
1 新增关键字
1.1 auto
auto并没有让C++成为弱类型语言，也没有弱化变量什么，只是使用auto的时候，编译器根据上下文情况，确定auto变量的真正类型。
int AddTest(int a, int b)
{
return a + b;
}
int main()
{
auto index = 10;
auto str = "abc";
auto ret = AddTest(1,2);
std::cout << "index:" << index << std::endl;
std::cout << "str:" << str << std::endl;
std::cout << "res:" << ret << std::endl;
}
1.2 nullptr
为什么需要nullptr? NULL有什么毛病？ 我们通过下面一个小小的例子来发现NULL的一点问题：
class Test
{
public:
void TestWork(int index)
{
std::cout << "TestWork 1" << std::endl;
}
void TestWork(int * index)
{
std::cout << "TestWork 2" << std::endl;
}
};
int main()
{
Test test;
test.TestWork(NULL);
test.TestWork(nullptr);
}
NULL在c++里表示空指针，看到问题了吧，我们调用test.TestWork(NULL)，其实期望是调用的是void TestWork(int * index)，但结果调用了void TestWork(int index)。但使用nullptr的时候，我们能调用到正确的函数。
2 新增的STL容器
2.1 array
std::array相对于数组，增加了迭代器等函数。
#include <array>
int main()
{
std::array<int, 4> arrayDemo = { 1,2,3,4 };
std::cout << "arrayDemo:" << std::endl;
for (auto itor : arrayDemo)
{
std::cout << itor << std::endl;
}
int arrayDemoSize = sizeof(arrayDemo);
std::cout << "arrayDemo size:" << arrayDemoSize << std::endl;
return 0;
}
2.2 forward_list
std::forward_list为新增的线性表，与list区别在于,forward_list是单向链表,而list是双向链表。我们在学习数据结构的时候都知道，链表在对数据进行插入和删除是比顺序存储的线性表有优势，因此在插入和删除操作频繁的应用场景中，使用list和forward_list比使用array、vector和deque效率要高很多。
#include <forward_list>
int main()
{
std::forward_list<int> numbers = {1,2,3,4,5,4,4};
std::cout << "numbers:" << std::endl;
for (auto number : numbers)
{
std::cout << number << std::endl;
}
numbers.remove(4);
std::cout << "numbers after remove:" << std::endl;
for (auto number : numbers)
{
std::cout << number << std::endl;
}
return 0;
}
2.3 unordered_map
std::unordered_map与std::map用法基本差不多，但STL在内部实现上有很大不同，std::map使用的数据结构为二叉树，而std::unordered_map内部是哈希表的实现方式，哈希map理论上查找效率为O(1)。但在存储效率上，哈希map需要增加哈希表的内存开销。
#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>
int main()
{
std::unordered_map<std::string, std::string> mymap =
{
{ "house","maison" },
{ "apple","pomme" },
{ "tree","arbre" },
{ "book","livre" },
{ "door","porte" },
{ "grapefruit","pamplemousse" }
};
unsigned n = mymap.bucket_count();
std::cout << "mymap has " << n << " buckets.\n";
for (unsigned i = 0; i<n; ++i)
{
std::cout << "bucket #" << i << " contains: ";
for (auto it = mymap.begin(i); it != mymap.end(i); ++it)
std::cout << "[" << it->first << ":" << it->second << "] ";
std::cout << "\n";
}
return 0;
}
2.4 unordered_set
std::unordered_set的数据存储结构也是哈希表的方式结构，除此之外，std::unordered_set在插入时不会自动排序，这都是std::set表现不同的地方。
#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_set>
#include <set>
int main()
{
std::unordered_set<int> unorder_set;
unorder_set.insert(7);
unorder_set.insert(5);
unorder_set.insert(3);
unorder_set.insert(4);
unorder_set.insert(6);
std::cout << "unorder_set:" << std::endl;
for (auto itor : unorder_set)
{
std::cout << itor << std::endl;
}
std::set<int> set;
set.insert(7);
set.insert(5);
set.insert(3);
set.insert(4);
set.insert(6);
std::cout << "set:" << std::endl;
for (auto itor : set)
{
std::cout << itor << std::endl;
}
}
3 多线程
在C++11以前，C++的多线程编程均需依赖系统或第三方接口实现，一定程度上影响了代码的移植性。C++11中，引入了boost库中的多线程部分内容，形成C++标准，形成标准后的boost多线程编程部分接口基本没有变化，这样方便了以前使用boost接口开发的使用者切换使用C++标准接口，把容易把boost接口升级为C++接口。
3.1 thread
std::thread为C++11的线程类，使用方法和boost接口一样，非常方便，同时，C++11的std::thread解决了boost::thread中构造参数限制的问题，我想着都是得益于C++11的可变参数的设计风格。
#include <thread>
void threadfun1()
{
std::cout << "threadfun1 - 1\r\n" << std::endl;
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
std::cout << "threadfun1 - 2" << std::endl;
}
void threadfun2(int iParam, std::string sParam)
{
std::cout << "threadfun2 - 1" << std::endl;
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
std::cout << "threadfun2 - 2" << std::endl;
}
int main()
{
std::thread t1(threadfun1);
std::thread t2(threadfun2, 10, "abc");
t1.join();
std::cout << "join" << std::endl;
t2.detach();
std::cout << "detach" << std::endl;
}
有以上输出结果可以得知，t1.join()会等待t1线程退出后才继续往下执行，detach字符输出后，主函数退出，threadfun2还未执行完成，但是在主线程退出后，t2的线程也被已经被强退出。
3.2 atomic
std::atomic为C++11封装的原子数据类型。什么是原子数据类型？
从功能上看，简单地说，原子数据类型不会发生数据竞争，能直接用在多线程中而不必我们用户对其进行添加互斥资源锁的类型。从实现上，大家可以理解为这些原子类型内部自己加了锁。
我们下面通过一个测试例子说明原子类型std::atomic_int的特点。下面例子中，我们使用10个线程，把std::atomic_int类型的变量iCount从100减到1。
#include <thread>
#include <atomic>
#include <stdio.h>
std::atomic_int iCount(100);
void threadfun1()
{
while (iCount > 0)
{
printf("iCount:%d\r\n", iCount--);
}
}
int main()
{
std::list<std::thread> lstThread;
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
lstThread.push_back(std::thread(threadfun1));
}
for (auto& th : lstThread)
{
th.join();
}
}
3.3 condition_variable
C++11中的std::condition_variable就像Linux下使用pthread_cond_wait和pthread_cond_signal一样，可以让线程休眠，直到别唤醒，再重新执行。线程等待在多线程编程中使用非常频繁，经常需要等待一些异步执行的条件的返回结果。
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;
void print_id(int id) {
std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
while (!ready) cv.wait(lck); //thread go to sleep
// ...
std::cout << "thread " << id << '\n';
}
void go() {
std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
ready = true;
cv.notify_all(); //all thread go to wake up
}
int main()
{
std::thread threads[10];
// spawn 10 threads:
for (int i = 0; i<10; ++i)
threads[i] = std::thread(print_id, i);
std::cout << "10 threads ready to race...\n";
go(); // go!
for (auto& th : threads) th.join();
return 0;
}
4 智能指针
在内存管理方面，C++11的std::auto_ptr基础上，移植了boost库中的智能指针的部分实现，如std::shared_ptr、std::weak_ptr等，当然，像boost::thread一样，C++11也修复了boost::make_shared中构造参数的限制问题。把智能指针添加为标准，真的非常方便，毕竟在C++中，智能指针在编程设计中使用的还是非常广泛。
什么是智能指针？网上已经有很多解释，个人觉得“智能指针”这个名词似乎起得过于“霸气”，很多初学者看到这个名词就觉得似乎很难。
简单地说，智能指针只是用对象去管理一个资源指针，同时用一个计数器计算当前指针引用对象的个数，当管理指针的对象增加或减少时，计数器也相应加1或减1，当最后一个指针管理对象销毁时，计数器为1，此时在销毁指针管理对象的同时，也把指针管理对象所管理的指针进行delete操作。
4.1 shared_ptr
std::shared_ptr包装了new操作符动态分配内存，可以自由拷贝复制，基本上是使用最多的一个智能指针类型。
#include <memory>
class Test
{
public:
Test()
{
std::cout << "Test()" << std::endl;
}
~Test()
{
std::cout << "~Test()" << std::endl;
}
};
int main()
{
std::shared_ptr<Test> p1 = std::make_shared<Test>();
std::cout << "1 ref:" << p1.use_count() << std::endl;
{
std::shared_ptr<Test> p2 = p1;
std::cout << "2 ref:" << p1.use_count() << std::endl;
}
std::cout << "3 ref:" << p1.use_count() << std::endl;
return 0;
}
- std::make_shared封装了new方法，boost::make_shared之前的原则是既然释放资源delete由智能指针负责，那么应该把new封装起来，否则会让人觉得自己调用了new，但没有调用delete，似乎与谁申请，谁释放的原则不符。C++也沿用了这一做法。
- 随着引用对象的增加std::shared_ptr p2 = p1，指针的引用计数有1变为2，当p2退出作用域后，p1的引用计数变回1，当main函数退出后，p1离开main函数的作用域，此时p1被销毁，当p1销毁时，检测到引用计数已经为1，就会在p1的析构函数中调用delete之前std::make_shared创建的指针。
4.2 weak_ptr
std::weak_ptr网上很多人说其实是为了解决std::shared_ptr在相互引用的情况下出现的问题而存在的。
#include <memory>
class TestB;
class TestA
{
public:
TestA()
{
std::cout << "TestA()" << std::endl;
}
void ReferTestB(std::shared_ptr<TestB> test_ptr)
{
m_TestB_Ptr = test_ptr;
}
~TestA()
{
std::cout << "~TestA()" << std::endl;
}
private:
std::shared_ptr<TestB> m_TestB_Ptr; //TestB的智能指针
};
class TestB
{
public:
TestB()
{
std::cout << "TestB()" << std::endl;
}
void ReferTestB(std::shared_ptr<TestA> test_ptr)
{
m_TestA_Ptr = test_ptr;
}
~TestB()
{
std::cout << "~TestB()" << std::endl;
}
std::shared_ptr<TestA> m_TestA_Ptr; //TestA的智能指针
};
int main()
{
std::shared_ptr<TestA> ptr_a = std::make_shared<TestA>();
std::shared_ptr<TestB> ptr_b = std::make_shared<TestB>();
ptr_a->ReferTestB(ptr_b);
ptr_b->ReferTestB(ptr_a);
return 0;
}
上面代码中，我们创建了一个TestA和一个TestB的对象，但在整个main函数都运行完后，都没看到两个对象被析构，这是什么问题呢？
原来，智能指针ptr_a中引用了ptr_b，同样ptr_b中也引用了ptr_a，在main函数退出前，ptr_a和ptr_b的引用计数均为2，退出main函数后，引用计数均变为1，也就是相互引用。
这等效于说：ptr_a对ptr_b说，哎，我说ptr_b，我现在的条件是，你先释放我，我才能释放你。ptr_b也对ptr_a说，我的条件也是一样，你先释放我，我才能释放你，怎么办？相互引用导致的问题就是释放条件的冲突，最终也可能导致内存泄漏。
在上面的代码基础上使用std::weak_ptr进行修改,解决相互引用的问题。
#include <memory>
class TestB;
class TestA
{
public:
TestA()
{
std::cout << "TestA()" << std::endl;
}
void ReferTestB(std::shared_ptr<TestB> test_ptr)
{
m_TestB_Ptr = test_ptr;
}
void TestWork()
{
std::cout << "~TestA::TestWork()" << std::endl;
}
~TestA()
{
std::cout << "~TestA()" << std::endl;
}
private:
std::weak_ptr<TestB> m_TestB_Ptr;
};
class TestB
{
public:
TestB()
{
std::cout << "TestB()" << std::endl;
}
void ReferTestB(std::shared_ptr<TestA> test_ptr)
{
m_TestA_Ptr = test_ptr;
}
void TestWork()
{
std::cout << "~TestB::TestWork()" << std::endl;
}
~TestB()
{
std::shared_ptr<TestA> tmp = m_TestA_Ptr.lock();
tmp->TestWork();
std::cout << "2 ref a:" << tmp.use_count() << std::endl;
std::cout << "~TestB()" << std::endl;
}
std::weak_ptr<TestA> m_TestA_Ptr;
};
int main()
{
std::shared_ptr<TestA> ptr_a = std::make_shared<TestA>();
std::shared_ptr<TestB> ptr_b = std::make_shared<TestB>();
ptr_a->ReferTestB(ptr_b);
ptr_b->ReferTestB(ptr_a);
std::cout << "1 ref a:" << ptr_a.use_count() << std::endl;
std::cout << "1 ref b:" << ptr_a.use_count() << std::endl;
return 0;
}
ptr_a 和ptr_b在main函数中退出前，引用计数均为1，也就是说，在TestA和TestB中对std::weak_ptr的相互引用，不会导致计数的增加。在TestB析构函数中，调用std::shared_ptr tmp = m_TestA_Ptr.lock()，把std::weak_ptr类型转换成std::shared_ptr类型，然后对TestA对象进行调用。
综上，总结如下：
- weak_ptr是为了配合shared_ptr而引入的智能指针，它更像是shared_ptr的一个助手，它不具有普通指针的行为，没有重载operator*和->，它的最大作用在于协助shared_ptr工作，像旁观者那样观测资源的使用情况。
- 2个重要接口：
bool expired()const ；// 判断是否过期
lock()函数是弱指针的核心； - 获得资源的观测权，但weak_ptr没有共享资源，它的构造不会引起引用计数的增加，它的析构也不会导致引用计数减少，它只是一个静静的观察者。
#include<iostream>
#include<boost/smart_ptr.hpp>
using namespace std;
using namespace boost;
int main(void){
int *p = new int(10);
shared_ptr<int> sp(p);
weak_ptr<int> wp(sp);//1、本身对wp的创建与析构是不会增加/减少use_count;
cout<<wp.use_count()<<endl;//2、显示的是它所观测对象的引用计数器
if(!wp.expired()){ //没过期(use_count != 0,空间还没释放)
shared_ptr<int> sp1 = wp.lock();
//3、wp的lock()函数在有效的前提下可以构造对象(构造的是所观测的对象)。
//使use_count加1；
}//失效的话，构建的是一个空对象，引用计数将不会在增加！！！
