C++11入门：从基础到实战

C++11，亦称为C++0x，是C++语言标准的修订版，旨在改进语言特性、库功能和程序的可读性、可维护性和性能。此标准的引入，旨在解决C++传统编程中的若干问题，比如内存管理、线程安全与并发性、性能提升等，并为现代软件开发提供更强大的工具。

智能指针：std::shared_ptr与std::unique_ptr

智能指针是C++11中引入的模板类，用于自动管理资源，减少内存泄漏和野指针的风险。它们通过引用计数实现了自动释放管理，确保了资源的正确生命周期。

#include <memory>
#include <iostream>

int main() {
    std::shared_ptr<int> shared_ptr(new int(10));
    std::unique_ptr<int> unique_ptr(new int(20));

    std::cout << "Shared pointer value: " << *shared_ptr << std::endl;
    std::cout << "Unique pointer value: " << *unique_ptr << std::endl;

    return 0;
}

原子操作：std::atomic

在多线程编程中，原子操作提供了安全、高效的访问和修改共享数据的方式，避免了数据竞争和死锁。

#include <atomic>
#include <iostream>
#include <thread>

std::atomic<int> counter(0);

void incrementCounter() {
    for (int i = 0; i < 1000000; ++i) {
        ++counter;
    }
}

int main() {
    std::thread t1(incrementCounter);
    std::thread t2(incrementCounter);

    t1.join();
    t2.join();

    std::cout << "Final counter value: " << counter << std::endl;

    return 0;
}

std::move与资源管理

std::move关键字在C++11中引入，用于促进资源移动的高效性和安全性，减少不必要的复制操作。

class Resource {
public:
    Resource() {
        std::cout << "Resource constructed" << std::endl;
    }
    ~Resource() {
        std::cout << "Resource destructed" << std::endl;
    }
};

void moveResource(Resource& r) {
    std::cout << "Move the resource" << std::endl;
    Resource r2(std::move(r));
}

服务器端编程是构建网络应用的关键，涉及多线程处理、数据通讯和并发优化。C++11提供了丰富的工具，使其在服务器开发中展现出强大效能。

开发环境与工具

选择合适的开发环境至关重要。推荐使用Visual Studio、Clion或Emacs等IDE，它们提供了高效的代码编辑、调试和构建功能。确保编译器支持C++11及以上版本。

网络编程实践

网络编程是服务器开发的基础。C++11通过<iostream>、<string>、<thread>等库提供了网络编程的基础工具，允许开发者构建高性能网络服务。

实战案例：聊天服务器

构建一个基于TCP的聊天服务器，允许多个客户端进行实时通信。

#include <iostream>
#include <string>
#include <string_view>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <vector>
#include <cstring>
#include <thread>

void simpleTcpChatServer(int port) {
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    struct sockaddr_in server_addr;
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(port);
    server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    bind(sock, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
    listen(sock, 5);

    std::vector<int> client_socks;
    while (true) {
        sockaddr_in client_addr;
        socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);
        int client_sock = accept(sock, (sockaddr*)&client_addr, &client_addr_len);
        client_socks.push_back(client_sock);
        std::cout << "Client connected: " << inet_ntoa(client_addr.sin_addr) << ":" << ntohs(client_addr.sin_port) << std::endl;

        for (int csock : client_socks) {
            send(csock, "Connected to server.", strlen("Connected to server."), 0);
        }
    }
}

int main() {
    simpleTcpChatServer(1234);
    return 0;
}

并发编程是优化多任务处理和提高程序响应性的重要手段。C++11通过std::async和std::future提供了高效并发编程的工具，帮助开发人员编写清晰、高效的多线程代码。

使用std::async与std::future

std::async用于异步执行任务，std::future获取异步任务的结果。

#include <iostream>
#include <future>
#include <thread>

void asyncTask() {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    std::cout << "Task finished" << std::endl;
}

int main() {
    std::future<void> task = std::async(std::launch::async, asyncTask);
    task.wait();
    std::cout << "Main thread continues" << std::endl;
    return 0;
}

通过C++11的现代特性，如智能指针、原子操作和高效并发编程机制，开发者能够构建更安全、高效和可维护的服务器应用。结合实战案例，如聊天服务器，直观展示了这些技术在实际场景中的应用。通过持续实践和深入理解，C++11将为你的服务器开发之旅铺设坚实的基础。