### C++11新特性详解
#### 一、提高运行效率的语言特性
1. **右值引用(Right Value References)**
- 右值引用是C++11中引入的一个重要概念，它允许我们更有效地处理临时对象或即将销毁的对象。
- **作用**：通过移动语义(Move Semantics)可以显著提高程序性能，尤其是在处理大型对象时。例如，当一个临时对象被创建后立即被另一个对象接收时，如果使用了移动语义，那么将直接转移资源的所有权，而不是进行深拷贝。
- **示例**：
```cpp
struct X {
X(int value) { /* ... */ }
X(X&& other) { /* 移动构造函数 */ }
};
void f() {
X x(10); // 临时对象
X y = std::move(x); // 使用移动语义
}
```
2. **泛化的常量表达式(Generic Constant Expressions)**
- 在C++11之前，编译器只能在编译期计算简单的算术表达式和数组大小等。C++11允许更复杂的表达式在编译时进行计算。
- **示例**：
```cpp
constexpr int square(int x) { return x * x; }
constexpr int result = square(5); // 编译期计算
static_assert(result == 25, "Square function failed");
```
#### 二、增强的原有语法使用性
1. **初始化列表(Initialization Lists)**
- 初始化列表提供了一种更加简洁和灵活的方式来初始化数据结构。
- **示例**：
```cpp
std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4}; // 使用初始化列表
```
2. **统一的初始化语法(Unified Initialization Syntax)**
- C++11引入了一种新的初始化方式，即花括号初始化，这使得初始化语法更加一致。
- **示例**：
```cpp
int x{42}; // 花括号初始化
```
3. **类型推导(Type Inference)**
- `auto`关键字允许编译器自动推导变量的类型，这提高了代码的可读性和维护性。
- **示例**：
```cpp
auto x = 42; // 类型为int
```
4. **范围for循环(Range-based for Loop)**
- 范围for循环简化了对容器的遍历过程。
- **示例**：
```cpp
std::vector<int> v = {1, 2, 3};
for (auto elem : v) {
std::cout << elem << " ";
}
```
5. **Lambda表达式(Lambda Expressions)**
- Lambda表达式提供了方便的方式定义内联函数，特别适合用于需要简短函数的地方。
- **示例**：
```cpp
auto f = [](int x) -> bool { return x % 2 == 0; };
```
6. **final和override**
- `final`关键字用于指定一个类或成员函数不能被继承或重写。
- `override`关键字用于确保派生类中的成员函数重写了基类中的虚函数。
- **示例**：
```cpp
class Base {
public:
virtual void func() {}
};
class Derived : public Base {
public:
void func() override {}
};
```
7. **构造函数委托(Constructor Delegation)**
- 构造函数可以调用其他构造函数来共享代码，提高了代码复用率。
- **示例**：
```cpp
class X {
public:
X(int i) : x(i) {}
X() : X(0) {} // 委托构造函数
private:
int x;
};
```
#### 三、语言能力的提升
1. **空指针(nullptr)**
- `nullptr`是一种特殊的指针值，表示“没有指向任何东西”。它替代了传统的NULL宏，提高了类型安全性。
- **示例**：
```cpp
int* p = nullptr;
```
2. **default和delete**
- `default`关键字用于声明默认实现的特殊成员函数，如默认构造函数、拷贝构造函数等。
- `delete`关键字用于显式地删除默认实现的特殊成员函数。
- **示例**：
```cpp
class A {
public:
A() = default; // 默认构造函数
~A() = default; // 默认析构函数
A(const A&) = delete; // 删除拷贝构造函数
};
```
3. **长整数(Long Integers)**
- C++11引入了`std::int64_t`等类型的别名，以提供固定宽度的整数类型。
- **示例**：
```cpp
std::int64_t i = 1234567890123456789L;
```
4. **静态断言(Static Assert)**
- `static_assert`用于在编译时验证表达式的真假，如果表达式为假，则编译失败。
- **示例**：
```cpp
static_assert(sizeof(int) >= 4, "int is too small!");
```
#### 四、C++标准库的更新
1. **智能指针(Smart Pointers)**
- C++11引入了多种智能指针，如`std::unique_ptr`、`std::shared_ptr`和`std::weak_ptr`，它们可以帮助管理动态分配的对象的生命周期。
- **示例**：
```cpp
std::unique_ptr<int> uptr(new int(10));
std::shared_ptr<int> sptr(new int(20));
```
2. **正则表达式(Regular Expressions)**
- `<regex>`头文件提供了用于正则表达式的强大工具。
- **示例**：
```cpp
std::regex re("[a-z]+");
std::smatch match;
if (std::regex_search("abc123", match, re)) {
std::cout << match.str() << '\n';
}
```
3. **哈希表(Hash Tables)**
- C++11在标准库中加入了哈希表容器，如`std::unordered_map`和`std::unordered_set`，它们基于哈希表实现，提供了高效的查找操作。
- **示例**：
```cpp
std::unordered_map<std::string, int> umap;
umap["one"] = 1;
umap["two"] = 2;
std::cout << umap["one"] << '\n';
```
C++11引入了许多重要的新特性，这些特性不仅极大地提高了开发效率，而且也使得C++编程变得更加安全和现代。对于希望在面试中脱颖而出的程序员来说，掌握这些特性是非常重要的。
