现代C++（11/14/17）演进详解

三个版本的主要区别和核心特性

C++11 (2011年) - 重大革新

C++11是自1998年以来C++语言的第一次重大更新，带来了革命性的变化。

核心语言特性

1. 自动类型推导 (auto)

   auto x = 5; // int
   auto ptr = new auto(10.0); // double*
   

2. 范围for循环

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

3. 右值引用和移动语义

   std::string str1 = "Hello";
   std::string str2 = std::move(str1); // 移动而非复制
   

4. Lambda表达式

   auto func = [](int x) { return x * x; };
   std::sort(vec.begin(), vec.end(), [](int a, int b) { return a > b; });
   

5. nullptr替代NULL

   int* ptr = nullptr; // 类型安全的空指针
   

6. 强类型枚举

   enum class Color { Red, Green, Blue };
   Color c = Color::Red; // 必须使用作用域限定
   

标准库增强

1. 智能指针

   std::unique_ptr<int> uptr(new int(10));
   std::shared_ptr<int> sptr = std::make_shared<int>(20);
   

2. 线程支持

   std::thread t([](){ std::cout << "Hello from thread"; });
   t.join();
   

3. 正则表达式

   std::regex pattern("\\d+");
   bool match = std::regex_match("123", pattern);
   

C++14 (2014年) - 完善和优化

C++14主要是对C++11的完善和补充，没有引入重大新概念。

核心语言改进

1. 泛型Lambda

   auto lambda = [](auto x, auto y) { return x + y; };
   

2. 函数返回类型推导

   auto add(int a, int b) { return a + b; } // 返回类型自动推导为int
   

3. 二进制字面量

   int binary = 0b101010; // 42
   

4. 数字分隔符

   int million = 1'000'000;
   

5. 变量模板

   template<typename T>
   constexpr T pi = T(3.1415926535897932385);
   

标准库增强

1. make_unique

   auto ptr = std::make_unique<int>(42);
   

2. shared_timed_mutex

   std::shared_timed_mutex mtx;
   {
       std::shared_lock<std::shared_timed_mutex> lock(mtx); // 共享读锁
   }
   

C++17 (2017年) - 重要演进

C++17引入了更多现代化特性，进一步简化代码编写。

核心语言特性

1. 结构化绑定

   std::pair<int, double> p{1, 2.5};
   auto [i, d] = p; // i=1, d=2.5
   

2. if/switch初始化语句

   if (auto it = m.find(key); it != m.end()) {
       // 使用it
   }
   

3. constexpr if

   template <typename T>
   auto get_value(T t) {
       if constexpr (std::is_pointer_v<T>) {
           return *t;
       } else {
           return t;
       }
   }
   

4. 折叠表达式

   template<typename... Args>
   auto sum(Args... args) { return (args + ...); }
   

5. 内联变量

   inline int global_var = 42; // 头文件中定义
   

标准库增强

1. std::optional

   std::optional<int> maybeInt = getValue();
   if (maybeInt) {
       use(*maybeInt);
   }
   

2. std::variant

   std::variant<int, double, std::string> v;
   v = "hello";
   std::cout << std::get<std::string>(v);
   

3. std::filesystem

   namespace fs = std::filesystem;
   fs::path p = "/usr/bin";
   if (fs::exists(p)) { /*...*/ }
   

4. 并行算法

   std::vector<int> v = {...};
   std::sort(std::execution::par, v.begin(), v.end());
   

版本对比总结

特性类别	C++11	C++14	C++17
类型推导	auto变量	泛型lambda, 函数返回类型推导	结构化绑定
并发支持	线程库,原子操作	shared_timed_mutex	并行算法
智能指针	unique_ptr, shared_ptr	make_unique	-
函数式编程	lambda表达式	泛型lambda	constexpr if, 折叠表达式
实用工具	nullptr, 强类型枚举	二进制字面量,数字分隔符	optional, variant, any
文件系统	-	-	std::filesystem
模板改进	变参模板	变量模板	if constexpr, 折叠表达式

现代C++编程建议

1. 优先使用智能指针而非裸指针管理资源
2. 利用auto简化代码但保持可读性
3. 多用标准库算法而非手写循环
4. 考虑移动语义优化性能关键代码
5. 使用现代并发工具而非平台特定API
6. 采用RAII原则管理所有资源

现代C++的这些改进使得代码更简洁、更安全、更高效，同时也降低了开发难度和维护成本。从C++11到C++17，语言逐渐向更现代化、更表达力强的方向发展。