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C++语言执行标准

2023-06-28 23:52 由 ShLStone 发表于 #后端开发

C++标准

1. C++标准简介

The document specifies requirements for implementations of the C++ programming language.

美国国家标准局（American National Standards Institute, ANSI) 在1990年设立了一个委员会（ANSI X3J16)，专门负责制定C++标准（ANSI制定了C 语言标准)。国际标准化组织(the International Organization for Standardization, ISO) 很快通过自己的委员会（ISO-MG-21） 加入了这个行列，创建了联合组织 ANSI/ISO，致力于制定C+标准。

第一版，国际标准 ISO/IEC 14882:1998，于 1998 年获得 ISO、IEC(the International Electrotechnical Commission, 国际电工技术委员会) 和ANSI的批准。该标准常被称为C++98，它不仅描述了已有的 C++特性，还扩展了C++、添加了异常、运行阶段类型识别（RTTI）、模板和标准模板库（STL)。

第二版，ISO/IEC 14882:2003，对C++98的技术性修订，主要修订错误，减少多义性，没有改变语言特性，该版本称为C++03.

第三版，ISO/IEC 14882:2011，2011年9月11日正式发布，增加了许多新的语言特性。该版本称为C++11，还曾被称为C++ 0x，x曾预期为7或8.

第四版，ISO/IEC 14882:2014，在11基础上进行细微的完善和改进，该版本称为C++14. 包括：允许二进制字面量int var = 0b110; '0b'或 '0B'开头，但只能用来表示整型。

第五版，ISO/IEC 14882:2017，增加了一些特性，如允许命名空间嵌套定义，用新语法来定义函数的异常规格，引入新语法-推断指引(Deduction Guildes)等。该版本称为C++17.

第六版，ISO/IEC 14882:2020，2020年12月发布。官方文档ISO/IEC 14882:2020(en), Programming languages — C++.

第七版，ISO/IEC DIS 14882，正在开发中。ISO官网 https://www.iso.org/standard/83626.html

扩展：c++14新增语法和标准库特性_-飞鹤-CSDN博客

2. C++11新特性

  1. 统一的列表初始化方式。扩大了列表初始化的适用范围，使其可用于所有内置类型和用户定义的类型（类的对象）。并且，使用初始化列表时，可添加等号”=”，也不省略。

    int x1 = {5}; int x2 {55};
short nums[3] {1,2,3};

    列表初始化禁止缩窄变换，即一个较大的数放进一个较小类型的变量里，但允许较窄类型的数放进较宽类型的变量里。

    类对象也可使用列表初始化。若类的某个构造函数接收模板类initializer_list作为函数的参数，则初始化列表语法只能用于该构造函数。

  2. 关键字声明

    auto以前是一个存储类型说明符，动态存储，C++11将其用于自动类型推断，必须进行显式初始化。

    decltype根据表达式类型定义变量类型。在使用模板函数时很方便，推导变量类型。

    decltype(x*n) y; // y的类型是x*n表达式的类型。

  3. 函数的返回类型后置

    double f1(double, int);
auto f1(double, int) –> double;

  4. 此前，typedef可用于给数据类型起别名，现增加一种创建别名的语法 using = ：

    using itType = vector<string>:: iterator;

    using 还可用于给模板类起别名，如vector、array等。

  5. nullptr空指针

    空指针是不会指向有效数据的指针。此前，使用0来表示该指针，但和整型的0冲突。C++11新增nullptr表示空指针，是指针类型，不可转换为整型。仍允许使用0来表示空指针，为向后兼容，因此nullptr==0 为true。

  6. 智能指针

    new的内存需要程序员显式delete释放，旧版本提供auto_ptr来自动完成该过程，但C++11废弃auto_ptr，新增3种智能指针unique_ptr，shared_ptr，weak_ptr。

    auto_ptr，unique_ptr，shared_ptr相当于对象，当指针的生命周期到时时，（在局部函数里，函数调用结束，栈释放，auto_ptr等自然不复存在），指针的析构函数将使用delete来释放所指向的内存空间。

    auto_ptr<int> pt (new int);

    需#include <memory>，智能指针模板位于名称空间std中。

    智能指针定义时当作对象，使用时当作普通指针即可。由于智能指针会自动释放堆内存，要严格注意指针间赋值操作。但普通指针不需要有这种困扰。

    unique_ptr采用所有权模型，在一个作用域内，只能有一个指针指向同一块堆内存，unique_ptr在编译期检错；auto_ptr采用所有权模型，在运行期检错；shared_ptr，采用引用计数，允许多个指针指向同一块堆内存。

  7. 作用域内的枚举enum

    以前，同一作用域中不同枚举类型的成员不能重名。由于不同的实现可以选择不同的底层类型，因此枚举可能不能完全移植。C++新增枚举声明，添加class或struct定义。

    enum class color {red, yellow, blue};

    引用特定枚举值需要显式使用限定符，如New1::never, New2::never.

  8. 类

    C++11允许类定义里初始化成员变量，但构造函数里对成员变量的修改会覆盖初始化的值。

    构造函数被继承和彼此调用

    管理虚方法virtual：以前，如果子类的同名函数

  9. 右值引用

    传统的引用可关联左值，左值可出现在赋值语句的左边，可获取地址。但const常量可获取地址，但不能赋值。

    const int b = 0;
const int & rb = b; // 引用前必须也加const

    C++11新增右值引用，用&&表示，右值是可以出现在”=”右边，但不能对其应用地址运算符的值，包括字面常量（C风格字符串除外，它表示地址）、表达式、返回类型为数值类型的函数。

    int && rt = 13; // 相当于int rt = 13； rt可以获取地址。改变值。

    引入右值引用的主要目的是实现移动语义。

  10. 移动语义允许将1个对象的资源所有权从自己转移到另一个对象，而不需进行昂贵的复制操作。std::move()，如unique_ptr智能指针。

    拷贝构造函数：创建新对象，分配内存和复制数据

    移动构造函数：使用右值引用来接收1个临时对象或1个即将被销毁的对象，将其资源所有权转移到新对象中。只涉及指针的复制。

  11. 模板类和标准模板库（STL, Standard Templates Library）

    C++11新增STL容器unordered_map, unordered_multimap, unordered_set, unordered_multiset, forward_list（单向链表，对比于双向链表list）。前4种使用哈希表实现。新增模板array（就是个数组array<int, 5>，定义之后长度不可变，因此没有push_back等方法）。

    对于内置数组，含有方法begin(), end()的类，如string，和STL容器，可使用for(auto/type x: container)循环，若要修改x的值，则使用引用for(auto/type &x: container)。

    新增cbegin(), cend()，是begin(), end()的const版本，防止对原容器的元素进行误改等操作。

    begin(), end(), 分别指向容器的第一个元素，容器最后一个元素的后面。rbegin(), rend(), 分别指向容器的最后一个元素，容器第一个元素的前面，联合使用达到逆序遍历的效果。crbegin(), crend()是其const版本。

    旧版使用嵌套模板时，尖括号要用空格分开，防止与运算符”>>”混淆，vector<list<int> > vec;

    C++11不再要求，vector<list<int>> vec;

  12. 多线程

    新增 线程支持库<thread>, <mutex>, <condition_variable>和<future>

    新增 原子操作库

    关键字thread_local，静态存储，与每个线程绑定一个，持续性和绑定的线程一致。

  13. Lambda表达式/Lambda函数

    lambda函数也叫lambda表达式，就是匿名函数。C++11中，对于接收函数指针或函数符（STL中函数对象）作为参数的函数，可以使用lambda作为参数。

    lambda表达式定义的地方和调用的地方在同一个地方，便于调试和修改代码。通常lambda没有名字，也可给lambda指定名称。

    auto func = [] (int x) {return x % 3 == 0;}; // 给lambda指定名称func
bool res = func(3);

    当lambda函数体只有一条语句时，如只有一条return，可不显式写返回类型，由decltype推断。否则，需要显式写返回类型，采用返回类型后置的格式，如下：

    [] (int x) –> int {x = 1; return x % 3;};

    lambda捕获方式主要有三种：值捕获、引用捕获和隐式捕获，使lambda函数体内可使用外部所有动态变量。有两种方式传入外部变量，一种是引用&，一种是值=，如果只传特定变量（显式捕获），则传值方式时可省略=（值捕获），传引用方式不可省略&（引用捕获）。传全部的外部变量时（隐式捕获），值方式用“=”标识所有变量，引用方式用“&”。捕获的变量放进 [] 里声明。

    [m,&n] (int x) –> int {x = m; return x % 3;}; // 值捕获：m传值，引用捕获：n传引用
[=] (int x) –> int {x = n; return x % 3;}; // 隐式捕获：外部所有变量都通过值方式传递
[&] (int x) –> int {x = n; return x % 3;}; // 隐式捕获：外部所有变量都通过引用方式传递
[=,&n] (int x) –> int {x = n; return x % 3;}; // 表示n以引用方式传递，剩余变量以值方式传递
// 隐式捕获与显式捕获混用时，隐式捕获必须是[]里第一个参数

    一些注意事项和详细例子：C++ lambda表达式详细讲解2-隐式捕获与显式捕获-bingma03的博客-CSDN博客

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