Question

本书前面介绍过很多 C++11 改进，但您现在可能忘了，本节简要地复习这些改进。

18.1.1 新类型

C++11 新增了类型 long long 和 unsigned long long，以支持 64 位（或更宽）的整型；新增了类型 char16_t 和 char32_t，以支持 16 位和 32 位的字符表示；还新增了“原始”字符串。第 3 章讨论了这些新增的类型。

18.1.2 统一的初始化

C++11 扩大了用大括号括起的列表（初始化列表）的适用范围，使其可用于所有内置类型和用户定义的类型（即类对象）。使用初始化列表时，可添加等号（=），也可不添加：

另外，列表初始化语法也可用于 new 表达式中：

创建对象时，也可使用大括号（而不是圆括号）括起的列表来调用构造函数：

然而，如果类有将模板 std::initializer_list 作为参数的构造函数，则只有该构造函数可以使用列表初始化形式。第 3 章、4 章、9 章、10 章和第 16 章讨论了列表初始化的各个方面。

1．缩窄

初始化列表语法可防止缩窄，即禁止将数值赋给无法存储它的数值变量。常规初始化允许程序员执行可能没有意义的操作：

然而，如果使用初始化列表语法，编译器将禁止进行这样的类型转换，即将值存储到比它“窄”的变量中：

但允许转换为更宽的类型。另外，只要值在较窄类型的取值范围内，将其转换为较窄的类型也是允许的：

2．std::initializer_list

C++11 提供了模板类 initializer_list，可将其用作构造函数的参数，这在第 16 章讨论过。如果类有接受 initializer_list 作为参数的构造函数，则初始化列表语法就只能用于该构造函数。列表中的元素必须是同一种类型或可转换为同一种类型。STL 容器提供了将 initializer_list 作为参数的构造函数：

头文件 initializer_list 提供了对模板类 initializer_list 的支持。这个类包含成员函数 begin( ) 和 end( )，可用于获悉列表的范围。除用于构造函数外，还可将 initializer_list 用作常规函数的参数：

18.1.3 声明

C++11 提供了多种简化声明的功能，尤其在使用模板时。

1．auto

以前，关键字 auto 是一个存储类型说明符（见第 9 章），C++11 将其用于实现自动类型推断（见第 3 章）。这要求进行显式初始化，让编译器能够将变量的类型设置为初始值的类型：

关键字 auto 还可简化模板声明。例如，如果 il 是一个 std::initializer_list<double>对象，则可将下述代码：

替换为如下代码：

2．decltype

关键字 decltype 将变量的类型声明为表达式指定的类型。下面的语句的含义是，让 y 的类型与 x 相同，其中 x 是一个表达式：

下面是几个示例：

这在定义模板时特别有用，因为只有等到模板被实例化时才能确定类型：

其中 tu 将为表达式 TU 的类型，这里假定定义了运算 TU。例如，如果 T 为 char，U 为 short，则 tu 将为 int，这是由整型算术自动执行整型提升导致的。

decltype 的工作原理比 auto 复杂，根据使用的表达式，指定的类型可以为引用和 const。下面是几个示例：

有关导致上述结果的规则的详细信息，请参阅第 8 章。

3．返回类型后置

C++11 新增了一种函数声明语法：在函数名和参数列表后面（而不是前面）指定返回类型：

就常规函数的可读性而言，这种新语法好像是倒退，但让您能够使用 decltype 来指定模板函数的返回类型：

这里解决的问题是，在编译器遇到 eff 的参数列表前，T 和 U 还不在作用域内，因此必须在参数列表后使用 decltype。这种新语法使得能够这样做。

4．模板别名：using =

对于冗长或复杂的标识符，如果能够创建其别名将很方便。以前，C++为此提供了 typedef：

C++11 提供了另一种创建别名的语法，这在第 14 章讨论过：

差别在于，新语法也可用于模板部分具体化，但 typedef 不能：

上述语句具体化模板 array<T, int>（将参数 int 设置为 12）。例如，对于下述声明：

可将它们替换为如下声明：

5．nullptr

空指针是不会指向有效数据的指针。以前，C++在源代码中使用 0 表示这种指针，但内部表示可能不同。这带来了一些问题，因为这使得 0 即可表示指针常量，又可表示整型常量。正如第 12 章讨论的，C++11 新增了关键字 nullptr，用于表示空指针；它是指针类型，不能转换为整型类型。为向后兼容，C++11 仍允许使用 0 来表示空指针，因此表达式 nullptr == 0 为 true，但使用 nullptr 而不是 0 提供了更高的类型安全。例如，可将 0 传递给接受 int 参数的函数，但如果您试图将 nullptr 传递给这样的函数，编译器将此视为错误。因此，出于清晰和安全考虑，请使用 nullptr—如果您的编译器支持它。

18.1.4 智能指针

如果在程序中使用 new 从堆（自由存储区）分配内存，等到不再需要时，应使用 delete 将其释放。C++引入了智能指针 auto_ptr，以帮助自动完成这个过程。随后的编程体验（尤其是使用 STL 时）表明，需要有更精致的机制。基于程序员的编程体验和 BOOST 库提供的解决方案，C++11 摒弃了 auto_ptr，并新增了三种智能指针：unique_ptr、shared_ptr 和 weak_ptr，第 16 章讨论了前两种。

所有新增的智能指针都能与 STL 容器和移动语义协同工作。

18.1.5 异常规范方面的修改

以前，C++提供了一种语法，可用于指出函数可能引发哪些异常（参见第 15 章）：

与 auto_ptr 一样，C++编程社区的集体经验表明，异常规范的效果没有预期的好。因此，C++11 摒弃的异常规范。然而，标准委员会认为，指出函数不会引发异常有一定的价值，他们为此添加了关键字 noexcept：

18.1.6 作用域内枚举

传统的 C++枚举提供了一种创建名称常量的方式，但其类型检查相当低级。另外，枚举名的作用域为枚举定义所属的作用域，这意味着如果在同一个作用域内定义两个枚举，它们的枚举成员不能同名。最后，枚举可能不是可完全移植的，因为不同的实现可能选择不同的底层类型。为解决这些问题，C++11 新增了一种枚举。这种枚举使用 class 或 struct 定义：

新枚举要求进行显式限定，以免发生名称冲突。因此，引用特定枚举时，需要使用 New1::never 和 New2::never 等。更详细的信息请参阅第 10 章。

18.1.7 对类的修改

为简化和扩展类设计，C++11 做了多项改进。这包括允许构造函数被继承和彼此调用、更佳的方法访问控制方式以及移动构造函数和移动赋值运算符，这些都将在本章介绍。下面先来复习本书前面介绍过的改进。

1．显式转换运算符

有趣的是，C++很早就支持对象自动转换。但随着编程经验的积累，程序员逐渐认识到，自动类型转换可能导致意外转换的问题。为解决这种问题，C++引入了关键字 explicit，以禁止单参数构造函数导致的自动转换：

C++11 拓展了 explicit 的这种用法，使得可对转换函数做类似的处理（参见第 11 章）：

2．类内成员初始化

很多首次使用 C++的用户都会问，为何不能在类定义中初始化成员？现在可以这样做了，其语法类似于下面这样：

可使用等号或大括号版本的初始化，但不能使用圆括号版本的初始化。其结果与给前两个构造函数提供成员初始化列表，并指定 mem1 和 mem2 的值相同：

通过使用类内初始化，可避免在构造函数中编写重复的代码，从而降低了程序员的工作量、厌倦情绪和出错的机会。

如果构造函数在成员初始化列表中提供了相应的值，这些默认值将被覆盖，因此第三个构造函数覆盖了类内成员初始化。

18.1.8 模板和 STL 方面的修改

为改善模板和标准模板库的可用性，C++11 做了多个改进；有些是库本身，有些与易用性相关。本章前面提到了模板别名和适用于 STL 的智能指针。

1．基于范围的 for 循环

对于内置数组以及包含方法 begin( ) 和 end( ) 的类（如 std::string）和 STL 容器，基于范围的 for 循环（第 5 章和第 16 章讨论过）可简化为它们编写循环的工作。这种循环对数组或容器中的每个元素执行指定的操作：

其中，x 将依次为 prices 中每个元素的值。x 的类型应与数组元素的类型匹配。一种更容易、更安全的方式是，使用 auto 来声明 x，这样编译器将根据 prices 声明中的信息来推断 x 的类型：

如果要在循环中修改数组或容器的每个元素，可使用引用类型：

2．新的 STL 容器

C++11 新增了 STL 容器 forward_list、unordered_map、unordered_multimap、unordered_set 和 unordered_multiset（参见第 16 章）。容器 forward_list 是一种单向链表，只能沿一个方向遍历；与双向链接的 list 容器相比，它更简单，在占用存储空间方面更经济。其他四种容器都是使用哈希表实现的。

C++11 还新增了模板 array（这在第 4 和 16 章讨论过）。要实例化这种模板，可指定元素类型和固定的元素数：

这个模板类没有满足所有的常规模板需求。例如，由于长度固定，您不能使用任何修改容器大小的方法，如 put_back( )。但 array 确实有方法 begin( ) 和 end( )，这让您能够对 array 对象使用众多基于范围的 STL 算法。

3．新的 STL 方法

C++11 新增了 STL 方法 cbegin( ) 和 cend( )。与 begin( ) 和 end( ) 一样，这些新方法也返回一个迭代器，指向容器的第一个元素和最后一个元素的后面，因此可用于指定包含全部元素的区间。另外，这些新方法将元素视为 const。与此类似，crbegin( ) 和 crend( ) 是 rbegin( ) 和 rend( ) 的 const 版本。

更重要的是，除传统的复制构造函数和常规赋值运算符外，STL 容器现在还有移动构造函数和移动赋值运算符。移动语义将在本章后面介绍。

4．valarray 升级

模板 valarray 独立于 STL 开发的，其最初的设计导致无法将基于范围的 STL 算法用于 valarray 对象。C++11 添加了两个函数（begin( ) 和 end( )），它们都接受 valarray 作为参数，并返回迭代器，这些迭代器分别指向 valarray 对象的第一个元素和最后一个元素后面。这让您能够将基于范围的 STL 算法用于 valarray（参见第 16 章）。

5．摒弃 export

C++98 新增了关键字 export，旨在提供一种途径，让程序员能够将模板定义放在接口文件和实现文件中，其中前者包含原型和模板声明，而后者包含模板函数和方法的定义。实践证明这不现实，因此 C++11 终止了这种用法，但仍保留了关键字 export，供以后使用。

6．尖括号

为避免与运算符>>混淆，C++要求在声明嵌套模板时使用空格将尖括号分开：

C++11 不再这样要求：

18.1.9 右值引用

传统的 C++引用（现在称为左值引用）使得标识符关联到左值。左值是一个表示数据的表达式（如变量名或解除引用的指针），程序可获取其地址。最初，左值可出现在赋值语句的左边，但修饰符 const 的出现使得可以声明这样的标识符，即不能给它赋值，但可获取其地址：

C++11 新增了右值引用（这在第 8 章讨论过），这是使用&&表示的。右值引用可关联到右值，即可出现在赋值表达式右边，但不能对其应用地址运算符的值。右值包括字面常量（C-风格字符串除外，它表示地址）、诸如 x + y 等表达式以及返回值的函数（条件是该函数返回的不是引用）：

注意，r2 关联到的是当时计算 x + y 得到的结果。也就是说，r2 关联到的是 23，即使以后修改了 x 或 y，也不会影响到 r2。

有趣的是，将右值关联到右值引用导致该右值被存储到特定的位置，且可以获取该位置的地址。也就是说，虽然不能将运算符&用于 13，但可将其用于 r1。通过将数据与特定的地址关联，使得可以通过右值引用来访问该数据。

程序清单 18.1 是一个简短的示例，演示了上述有关右值引用的要点。

程序清单 18.1 rvref.cpp

该程序的输出如下：

引入右值引用的主要目的之一是实现移动语义，这是本章将讨论的下一个主题。