C++为什么要添加新特性

C++添加新特性的原因是为了提高语言的稳定性和兼容性、增强应用范围、提升编程效率和性能，以及优化安全性和可靠性。
一些新特性是为了解决C++编程中遇到的实际问题而引入的，例如对Unicode的深入支持等。还有一些新特性是为了满足现代编程的新需求，比如移动语义和lambda表达式等，这些特性使C++更加现代化、方便使用和高效。

主要有哪些新特性

C++11新特性

C++11引入的新特性改变了C++的编程方式，使得代码更易读、更安全、更高效。

auto关键字

std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
for(auto num : v)
{std::cout << num << " ";}

在这个例子中，auto关键字自动推导num的类型为int，使得代码更简洁。这样，你不需要显式地声明变量类型。nullptr常量cpp复制int* ptr = nullptr;在这个例子中，nullptr用于表示一个空指针。与NULL相比，它更具有类型安全性，因为它可以产生一个编译错误，而不是导致未定义行为。容器遍历cpp复制std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};for(int num : v) {std::cout << num << " ";}这个例子展示了如何使用基于范围的for循环来遍历一个vector。这比使用传统的for循环或迭代器遍历更加简洁。lambda表达式cpp复制std::for_each(v.begin(), v.end(), [](int num) {std::cout << num << " ";});这个例子使用了一个lambda表达式来对vector中的每个元素进行操作。lambda表达式是一种创建匿名函数对象的方式，使得你可以在代码中定义并使用小函数。override和final关键字cpp复制class Base {public:virtual void func() {}};class Derived : public Base {public:void func() override { // 使用override关键字标记重写父类中的虚函数//...implementation...}};在这个例子中，override关键字确保我们在子类中正确地重写了父类中的虚函数。如果父类中没有相应的虚函数，使用override关键字会导致编译错误。final关键字可以用来禁止子类进一步重写虚函数。右值引用移动语义是C++11中引入的一项重要特性，它利用右值引用实现。右值引用让我们能够安全且高效地在函数间传递大的数据对象，比如大数组或大对象。例如：cpp复制std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};std::vector<int> v2 = std::move(v); // 使用std::move来将v转换为右值引用，进而移动赋值给v2，而不是复制v的内容到v2，效率更高。移动构造函数配合右值引用，我们可以定义一个特殊的移动构造函数来处理资源移动而不是复制。例如：cpp复制class BigObject {public:BigObject(BigObject&& other) noexcept { // 移动构造函数，接收右值引用作为参数// 移动资源从other到*this，而不是复制资源。通常会配合std::move使用。}};容器初始化C++11引入了列表初始化语法，使得初始化容器更为方便和直观。例如：cpp复制std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5}; // 使用列表初始化语法初始化vector这种初始化方法不仅更简洁，而且可以避免一些因未定义的行为而产生的问题。例如，它不会像以前那样自动进行数组的复制。

在这个例子中，auto关键字自动推导num的类型为int，使得代码更简洁。这样，你不需要显式地声明变量类型。

nullptr常量

int* ptr = nullptr;

在这个例子中，nullptr用于表示一个空指针。与NULL相比，它更具有类型安全性，因为它可以产生一个编译错误，而不是导致未定义行为。

容器遍历

std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
for(int num : v)
{
  std::cout << num << " ";
}

这个例子展示了如何使用基于范围的for循环来遍历一个vector。这比使用传统的for循环或迭代器遍历更加简洁。

lambda表达式

std::for_each(v.begin(), v.end(), [](int num){
              std::cout << num << " ";
              });

这个例子使用了一个lambda表达式来对vector中的每个元素进行操作。lambda表达式是一种创建匿名函数对象的方式，使得你可以在代码中定义并使用小函数。

override和final关键字

class Base
{
  public:virtual void func() {}
};
class Derived : public Base
{
  public:void func() override { // 使用override关键字标记重写父类中的虚函数//...implementation...}
 };

在这个例子中，override关键字确保我们在子类中正确地重写了父类中的虚函数。如果父类中没有相应的虚函数，使用override关键字会导致编译错误。final关键字可以用来禁止子类进一步重写虚函数。

右值引用

移动语义是C++11中引入的一项重要特性，它利用右值引用实现。右值引用让我们能够安全且高效地在函数间传递大的数据对象，比如大数组或大对象。例如：

std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
std::vector<int> v2 = std::move(v); 

使用std::move来将v转换为右值引用，进而移动赋值给v2，而不是复制v的内容到v2，效率更高。

移动构造函数

配合右值引用，我们可以定义一个特殊的移动构造函数来处理资源移动而不是复制。例如：

class BigObject {
  public:
  BigObject(BigObject&& other) noexcept { // 移动构造函数，接收右值引用作为参数
    // 移动资源从other到*this，而不是复制资源。通常会配合std::move使用。
    }
};

容器初始化

C++11引入了列表初始化语法，使得初始化容器更为方便和直观。例如：

std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5}; // 使用列表初始化语法初始化vector

这种初始化方法不仅更简洁，而且可以避免一些因未定义的行为而产生的问题。例如，它不会像以前那样自动进行数组的复制。

智能指针

C++11引入了三种新的智能指针：unique_ptr，shared_ptr和weak_ptr，这些智能指针有助于处理C++中的内存管理问题，特别是防止悬挂指针（dangling pointer）和内存泄漏的问题。

• unique_ptr：unique_ptr代表唯一的所有权。任何时候只能有一个unique_ptr指向一个给定的对象。当unique_ptr被销毁（例如，离开其作用范围）时，它所指向的对象也会被销毁（通过调用其析构函数）。

std::unique_ptr<int> ptr(new int(5));

当ptr离开作用范围时，它会自动删除其所有的资源。

• shared_ptr：shared_ptr允许多个所有者。每当一个shared_ptr被销毁时，它所指向的对象不会立即被销毁，而是减少一个引用计数。只有当最后一个shared_ptr离开作用范围或被销毁时，它所指向的对象才会被销毁。

 std::shared_ptr<int> ptr1(new int(5));
std::shared_ptr<int> ptr2 = ptr1; // ptr1和ptr2共享内存资源

这个特性使得shared_ptr特别适合于需要共享所有权的场景，例如用于实现数据结构（如链表或树）。

• weak_ptr：weak_ptr是shared_ptr的一个“弱”版本。它不会增加其指向对象的引用计数，而且它永远不会拥有该对象（也就是说，它不会阻止对象的销毁）。当你想保持一个对对象的弱引用时（即，你不希望阻止对象的销毁，但你仍然需要能够访问它），你会使用weak_ptr。

std::shared_ptr<int> ptr1(new int(5));
std::weak_ptr<int> wptr = ptr1; // wptr不会阻止ptr1指向的对象被销毁

需要注意的是，你不能直接通过weak_ptr访问其指向的对象。你必须首先将其转换为shared_ptr。如果转换成功，那么你就可以通过shared_ptr访问对象。如果转换失败（例如，因为对象已经被销毁），那么就会返回一个空的shared_ptr。
这些智能指针是C++11中一个重要的内存管理特性，它们可以有效地防止内存泄漏和悬挂指针的问题。

C++14新特性

C++14是C++的现行标准，其非正式名称为"International Standard ISO/IEC 14882:2014(E) Programming Language C++"。C++14旨在作为C++11的一个扩展，主要提供漏洞修复和小的改进。以下是在C++14中被加入的新特性：

泛型的Lambda函数：在C++11中，lambda函数的形式参数需要被声明为具体的类型，但C++14放宽了这一要求，允许lambda函数的形式参数声明中使用类型说明符auto。

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

这样的设计可以简化lambda函数的定义过程，并使其更具可读性和灵活性。需要注意的是，lambda函数的值成员不可以是move-only的类型。此外，C++14允许被捕获的成员用任意的表达式初始化。
其他新特性：C++14还有其他一些小的新特性，包括对Unicode字符串字面量的支持，以及可以声明无名字空间的枚举类型。同时，C++14对ODR（One Definition Rule，单一定义规则）进行了改进，允许在类和枚举类型中定义静态成员变量和静态成员函数。此外，C++14还增加了用户定义的字面量运算符，使用户可以自定义字面量行为。
总的来说，C++14在保持与C++11兼容的同时，进行了一些小的改进和扩展，以增强语言的功能性和可读性。

C++17新特性

结构化绑定

这个特性允许用一个对象的成员或数组的元素去初始化多个变量。例如，有一个返回结构体的函数，可以直接把返回值的两个数据成员赋值给两个局部变量。这种做法无需再用成员运算符间接访问，而是可以直接访问成员，简化代码，同时可以将值绑定到一个能体现语义的变量名上，增强代码的可读性。

struct MyStruct { int i = 0; std::string s; };
MyStruct ms;
auto [u, v] = ms;  // u 对应 ms 的 i 成员，v 对应 ms 的 s 成员

此特性对于返回结构体或数组的函数尤其有用。例如

auto [id, val] = getStruct();  // id 对应返回结构体的 i 成员，val 对应返回结构体的 s 成员

带初始化的 if 和 switch 语句

在C++17中，if和switch语句允许在条件表达式里声明一个初始化语句。例如：

if (status s = check(); s == status::success) { return s; }

在这里，status s被初始化为check()的返回值，然后与status::success进行比较。如果满足条件，就返回s。

折叠表达式

从C++17开始，可以使用二元操作符对形参包中的参数进行计算，这一特性主要针对可变参数模板进行提升，可以分为左折叠和右折叠。例如：

template<typename... Args>
  void foo(Args... args) { }
foo(1, 2, 3); // 等价于 foo(1, (2, 3)); // 等价于 foo((1, 2), 3);

支持的二元操作符多达32个。如果形参包为空包，那么展开式逻辑与的值为true，逻辑或的值为false，逗号表达式的值为void()。

新的空间分区

C++17引入了新的空间分区特性，允许程序员在内存中组织和访问数据的方式更加灵活。这个特性包括std::pmr命名空间中的一系列新功能，如自定义内存提供者、多态内存提供者和视图等。这些功能可以帮助程序员优化内存使用和性能，同时提高代码的可维护性和可读性。

字面量重载

C++17引入了字面量重载的特性，允许程序员为特定类型的字面量定义特定的操作。通过字面量重载，程序员可以为特定类型的字面量定义一组特定的操作，以实现自定义行为。例如，可以定义一个函数，使其在处理整数字面量时执行特定的操作，而在处理字符串字面量时执行另一组特定的操作。这个特性可以帮助程序员编写更加清晰、易于理解的代码。

constexpr变量和函数

C++17引入了constexpr关键字，允许在编译时计算变量和函数的值。通过constexpr修饰符，可以声明一个变量或函数的值在编译时是常量并且不可修改。这种变量的值在编译时被计算并存储在程序中，可以提高程序的性能和可读性。例如，可以定义一个constexpr计数器变量，其值在编译时被计算为当前日期减去一个固定日期，用于在程序中跟踪时间差。

位运算增强

C++17增强了位运算的特性，引入了一组新的位运算操作符。这些操作符包括逐位与(bitand)、逐位或(bitor)、逐位异或(bitxor)、逐位非(bit_not)等。这些操作符可以在二进制级别上对整数进行操作，使得程序员可以更加高效地处理位字段和二进制数据。

并行算法

C++17引入了一组并行算法，这些算法可以利用计算机的多核处理器并行执行任务。这些算法包括std::for_each、std::transform、std::reduce等常见并行编程模式。通过使用这些并行算法，程序员可以更加轻松地编写并行程序，提高程序的性能和可扩展性。

其他新特性

除了上述主要新特性之外，C++17还有其他一些小的新特性。例如，增加了新的Unicode支持、改进了异常处理、增强了智能指针的功能、添加了新的字符串类型等。这些新特性可以提高程序员的工作效率、减少出错的可能性，同时使代码更加清晰易懂。