C++11语法资料入门教程

本文全面介绍了C++11的新特性，包括变量声明、初始化、智能指针、自动类型推断和范围for循环等，旨在提升代码的可读性和简洁性。C++11还增强了标准库，提供了新的容器操作和算法，进一步提高了开发效率。文中通过丰富的示例代码详细解释了这些新特性的应用，为学习C++11语法资料提供了全面的指导。

C++11新特性简介

C++11版本介绍

C++11，也称为C++0x或C++03的下一代版本，于2011年9月正式发布。这是自C++98以来C++语言的首个重大更新，引入了许多新特性以提高代码的可读性和简洁性。C++11不仅增强了语言本身的功能，还扩展了标准库，使得开发更加高效和安全。

C++11对旧版本的改进

C++11版本解决了许多旧版本中的问题，引入了诸如自动类型推断、范围for循环、右值引用等新特性。这些改进使得C++语言更加现代化和易用，特别是在支持并行编程和内存管理方面。

• 改进内存管理：C++11引入了智能指针（如std::unique_ptr和std::shared_ptr），以简化资源管理和避免内存泄漏。
• 提升代码可读性：通过引入auto关键字和范围for循环，使得代码更为简洁。
• 支持现代编程范式：C++11支持lambda表达式和异步编程，使得代码更易维护且更具表现力。

C++11语言基础

变量声明和初始化

在C++11中，变量声明和初始化变得更加灵活。可以使用直接初始化或列表初始化的方式进行变量的声明与赋值。

直接初始化

变量在声明时直接赋值。

int x = 5;  // 直接初始化

列表初始化

使用大括号进行初始化，防止类型转换。

int y{10};  // 列表初始化

常量和枚举

C++11引入了constexpr关键字来声明编译时常量，这些常量在编译阶段就能确定其值。此外，枚举也得到了增强，可以通过枚举类来实现更强的封装。

constexpr常量

constexpr int constInt = 42;  // constexpr常量

枚举类

enum class Color { RED, GREEN, BLUE };  // 枚举类
Color c = Color::RED;

基本数据类型

C++11提供了新的基本数据类型，如bool、int、char等。此外还有无符号类型和浮点类型。C++11还引入了nullptr，它是专门用于替换NULL指针的。

基本类型声明

bool b = true;
int i = 42;
char c = 'A';
double d = 3.14;
unsigned int ui = 100;

nullptr

void* ptr = nullptr;

C++11语法详解

智能指针

C++11引入了智能指针，如std::unique_ptr和std::shared_ptr，以简化资源管理和避免内存泄漏。

unique_ptr

std::unique_ptr是一种独占所有权的智能指针，适用于单一拥有者的情况。

#include <memory>

std::unique_ptr<int> ptr(new int(42));
*ptr = 24;  // 修改指向的值

shared_ptr

std::shared_ptr是一种共享所有权的智能指针，适用于多个拥有者的情况。

#include <memory>

std::shared_ptr<int> ptr(new int(42));
*ptr = 24;  // 修改指向的值

auto关键字

auto关键字用于声明变量时自动推断其类型，这使得代码更加简洁。

auto示例

auto x = 42;  // x为int类型
auto str = "Hello";  // str为const char*类型
auto vec = std::vector<int>{1, 2, 3};  // vec为std::vector<int>类型

range-based for循环

C++11引入了范围for循环，使得遍历容器元素更加简洁。

range-based for循环示例

std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
for (auto &x : vec) {
    x *= 2;  // 修改元素值
}

for (const auto &x : vec) {
    std::cout << x << " ";  // 输出值
}

C++11函数特性

变长参数列表

C++11支持变长参数列表，可以传递任意数量的参数。

变长参数示例

#include <cstdarg>
#include <iostream>

void printArgs(int count, ...) {
    va_list args;
    va_start(args, count);
    for (int i = 0; i < count; ++i) {
        std::cout << va_arg(args, int) << " ";
    }
    va_end(args);
}

int main() {
    printArgs(3, 10, 20, 30);  // 输出10 20 30
    return 0;
}

lambda表达式

C++11引入了lambda表达式，提供了匿名函数的能力，使得代码更加简洁。

lambda表达式示例

#include <iostream>

int main() {
    auto add = [](int a, int b) { return a + b; };
    std::cout << add(10, 20) << std::endl;  // 输出30
    return 0;
}

异常处理

C++11改进了异常处理机制，提供了更灵活的异常处理方式。

异常处理示例

#include <iostream>

void throwError() {
    throw std::runtime_error("An error occurred");
}

int main() {
    try {
        throwError();
    } catch (const std::exception &e) {
        std::cout << "Caught exception: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

C++11类和对象

静态成员

C++11允许在类中声明静态成员，这些成员是类的所有对象共享的。

静态成员示例

class MyClass {
public:
    static int count;  // 静态成员声明
    MyClass() {
        count++;
    }
};

int MyClass::count = 0;  // 静态成员初始化

int main() {
    MyClass a, b;
    std::cout << "Count: " << MyClass::count << std::endl;  // 输出Count: 2
    return 0;
}

内联成员函数

C++11允许将成员函数定义在类声明中，称为内联成员函数。

内联成员函数示例

class MyClass {
public:
    int getValue() const {
        return value;
    }
private:
    int value = 42;
};

int main() {
    MyClass obj;
    std::cout << obj.getValue() << std::endl;  // 输出42
    return 0;
}

动态类型识别

C++11提供了dynamic_cast关键字，用于在运行时进行类型转换。

动态类型识别示例

#include <iostream>

class Base {};
class Derived : public Base {};

int main() {
    Base* base = new Derived();
    Derived* derived = dynamic_cast<Derived*>(base);
    if (derived) {
        std::cout << "Derived cast succeeded" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Derived cast failed" << std::endl;
    }
    return 0;
}

C++11标准库增强

标准容器与算法

C++11扩展了标准容器库，并引入了许多新的算法，使得容器操作更加方便。

标准容器示例

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
    vec.push_back(10);  // 向容器中添加元素
    for (int i : vec) {
        std::cout << i << " ";
    }
    return 0;
}

标准算法示例

#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> vec = {5, 3, 10, 2, 8};
    std::sort(vec.begin(), vec.end());  // 使用标准算法排序
    for (int i : vec) {
        std::cout << i << " ";
    }
    return 0;
}

新增库函数

C++11引入了许多新的库函数，如std::max_element、std::find等，这些函数使得容器操作更加方便。

新增库函数示例

#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> vec = {5, 3, 10, 2, 8};
    auto maxElement = std::max_element(vec.begin(), vec.end());  // 找到最大元素
    if (maxElement != vec.end()) {
        std::cout << "Max Element: " << *maxElement << std::endl;  // 输出Max Element: 10
    }
    return 0;
}

字符串和数字处理

C++11提供了新的字符串和数字处理函数，如std::stoi、std::to_string等。

字符串和数字处理示例

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str = "42";
    int num = std::stoi(str);  // 将字符串转换为整数
    std::string strNum = std::to_string(num);  // 将整数转换为字符串
    std::cout << "String: " << strNum << std::endl;  // 输出String: 42
    return 0;
}

总结

通过本文的介绍和示例代码，您应该已经对C++11的新特性有了基本的了解。C++11通过引入许多新特性，使得C++语言更加现代化和易用。从变量声明和初始化，到智能指针、auto关键字、范围for循环、lambda表达式等，C++11提供了许多有用的工具来提高代码的可读性和维护性。同时，C++11标准库的增强也使得容器操作更加方便。希望本文的介绍对您的编程学习有所帮助。如果有任何问题或想要深入了解某个特性，建议在慕课网这样的平台上继续学习。