欢迎回到 C++ - 现代 C++（心得-壹）

原文链接欢迎回到 C++ - 现代 C++ | Microsoft Learn

这里先是讲了现代c++的优势，其相对于其他编程语言有快速、高效。 相对于其他语言，该语言更加灵活，跨平台（硬件平台）性也很强，可以直接访问硬件，虽然现在编程千千万但是访问硬件的语言这点可以干掉几乎90%的编程语言，其应用广泛。但是现在很多硬件的编程还是使用c语言，最近也有慢慢被c++替代的趋势。现代 C++ 代码更加简单、安全、美观，而且速度仍像以往一样快速。

接下来从几个方面来大体概括了一下现代C++的优势。

资源和智能指针

原始的c语言容易出现的内存泄露问题这里可以通过RAII（Resource Acquisition Is Initialization）的原则进行规避，这个规则要求资源（堆内存、文件句柄、套接字等）应由对象“拥有”。 该对象在其构造函数中创建或接收新分配的资源，并在其析构函数中将此资源删除。 RAII 原则可确保当所属对象超出范围时，所有资源都能正确返回到操作系统。

为了让我们更方便的遵循这个原则编程，c++标准库提供了三种智能指针类型：std::unique_ptr、std::shared_ptr 和 std::weak_ptr。

智能指针可以自己管理对象的资源，当对象被释放的时候对应的资源也会被释放，这些智能指针都是通过模板<Template>来实现的。我们只需要把我们需要的对象通过std::unique_ptr<int[]> data;

unique_ptr来指向对象，实例化的时候通过make_unique来实现，data = std::make_unique<int[]>(size)

这样实例化的对象我们就直接遵循了RAII原则。对象的管理交给智能指针，这个只能指针也是一个模板类，其内部的实现就是管理对象的生存周期以及资管的管理。比如unique_ptr 存储指向拥有的对象或数组的指针。 此对象/数组仅由 unique_ptr 拥有。 unique_ptr 被销毁后，此对象/数组也将被销毁。shared_ptr 类描述使用引用计数来管理资源的对象。 shared_ptr 对象有效保留一个指向其拥有的资源的指针或保留一个 null 指针。 资源可由多个 shared_ptr 对象拥有；当拥有特定资源的最后一个 shared_ptr 对象被销毁后，资源将释放。

std::string 和 std::string_view

这两个类为了消除字符串编程的过程中遇到的一些问题，在编程的过程中难免会引用字符串。

C语言中对于字符串的使用容易出现bug，尤其各种字符格式转换的过程，c++直接实现了自己的库

 std::string 和 std::wstring，几乎可以消除与 C 样式字符串关联的所有错误。并且同时提供搜索、追加和在前面追加等操作。在 C++17 中，可以使用 std::string_view，以便提高性能。

这里可以理解到c++通过自己实现的标准库，帮我们造了一个轮子。c++把之前c语言编程中遇到的一些问题做成了标准库，避免那些问题的实现，我们通过新类直接引用即可。

std::vector 和其他标准库容器

从里面来看这是一个向量，向量在编程中也属于一种容器，其他还有map等，用来管理我们的一些数据类型，比如字符串或者整形浮点型等。容器就是装东西的，在编程语言中是用来装数据的，不同的数据类型都可以装到容器中，包括自己定义的类，我们自己定义的类也可以理解为一种数据类型，在程序的世界中一起资源皆是数据类型，都是数字最终都对应010101，针对这些容器c++都实现了自己的标准库，java等其他语言也对这些容器做了标准库，这些库在使用的过程中很多优势，尤其是其丰富的功能以及久经考验的算法。比如查找排序等，避免自己再次造轮子，除非你的算法由于当前的api，如果那样的话c++肯定会收录你的。

标准库算法

这里讲到了C++里面的一些标准库算法，包含我们常见的如搜索、排序、筛选和随机化等，这些分类在不断增长。 数学库的内容很广泛。 在 C++17 及更高版本中，提供了许多算法的并行版本。

以下是一些重要示例：

• for_each，默认遍历算法（以及基于范围的 for 循环）。

• transform，用于对容器元素进行非就地修改

• find_if，默认搜索算法。

• sort、lower_bound 和其他默认的排序和搜索算法。

auto comp = [](const widget& w1, const widget& w2)
     { return w1.weight() < w2.weight(); }

sort( v.begin(), v.end(), comp );

auto i = lower_bound( v.begin(), v.end(), widget{0}, comp );

这个代码段里面用到了lambda表达式，一个简单的引用示例。

用 auto 替代显式类型名称

auto是一个非常智能的类型指定关键字，它可以自己推导出数据类型，避免我们定义的时候出现错误。可以代指任意类型，现在很多语言在定义的数据的时候都支持了任意类型，比如kotlin中使用var代指定义数据类型，不用指定具体的类型，可以在运行的时候进行决定。python直接连var这种指定都省略了。

基于范围的 for 循环

在java早就使用了这种编程方式，很多现代语言也采用了这种方式，传统的方式写起来真的很麻烦，限制很大如下：

std::vector<int> v {1,2,3};

// C-style

for(int i = 0; i < v.size(); ++i)

{

        std::cout << v[i];

}

但是现代语言的写法直接如下：

// Modern C++:

for(auto& num : v)

{

std::cout << num;

}

直接给出需要遍历的对象，甚至类型都不必指定直接auto，然后我们可以轻易遍历引用其中的数据，省去很多无用的代码。

用 constexpr 表达式替代宏

constexpr也是现代c++的产物，原始定义编译时的常量采用#define宏定义的方式，但是这种方式容易出错而且无法调试，所以出现了constexpr，在预编译的时候就进行处理。

 在现代 C++ 中，应优先使用 constexpr 变量定义编译时常量

其平替效果如下：

#define SIZE 10 // C-style
constexpr int size = 10; // modern C++

与 const 一样，它可以应用于变量：如果任何代码试图 modify（修改）该值，将引发编译器错误。 与 const 不同，constexpr 也可以应用于函数和类 constructor（构造函数）。 constexpr 指示值或返回值是 constant（常数），如果可能，将在编译时进行计算。

统一初始化

现代C++支持任意类型的括号初始化，当我们需要初始化数组矢量等容器时其优势明显，编译器可以自己推断每个元素的类型，比如下面的示例：

#include <vector>

struct S
{
    std::string name;
    float num;
    S(std::string s, float f) : name(s), num(f) {}
};

int main()
{
    // C-style initialization
    std::vector<S> v;
    S s1("Norah", 2.7);
    S s2("Frank", 3.5);
    S s3("Jeri", 85.9);

    v.push_back(s1);
    v.push_back(s2);
    v.push_back(s3);

    // Modern C++:
    std::vector<S> v2 {s1, s2, s3};

    // or...
    std::vector<S> v3{ {"Norah", 2.7}, {"Frank", 3.5}, {"Jeri", 85.9} };

}

这个示例中，我们的类（C++中结构体和类class等效）S有一个自己的构造，

在v3实例中我们的vector通过<>指定了S类型，所以编译器可以自己推导类型实例，所以我们可以根据S的构造运用{}直接传参构成实例，这时候编译器自己帮我们推导出S类型的实例push到vector实例v3中。省去了v2的meige