现代C++

什么是现代C++?现代C++是指C++11及其后续版本，这些版本引入了许多新的语言特性和库，使得C++编程变得更加简洁、高效和强大。现代C++的主要特点包括:类型推导、智能指针、lambda表达式、并发编程、正则表达式、文件系统操作、模板元编程等。

先不提C++14、C++17、C++20等版本，单说C++11就已经带来了翻天覆地的变化。下面我们来看看C++11的一些重要特性。

1. 类型推导

C++11引入了auto关键字，可以让编译器根据初始化表达式自动推导变量的类型。这使得代码更加简洁，尤其是在处理复杂类型时。

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    auto x = 10; // x的类型被推导为int
    auto y = 3.14; // y的类型被推导为double
    auto z = std::vector<int>{1, 2, 3, 4, 5}; // z的类型被推导为std::vector<int>

    std::cout << "x = " << x << std::endl;
    std::cout << "y = " << y << std::endl;
    std::cout << "z = ";
    for (const auto& num : z) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

2. 智能指针

C++11引入了智能指针，包括std::unique_ptr、std::shared_ptr和std::weak_ptr，用于管理动态分配的内存，避免内存泄漏和悬空指针问题。

#include <iostream>
#include <memory>

class MyClass {
public:
    MyClass() { std::cout << "MyClass constructor" << std::endl; }
    ~MyClass() { std::cout << "MyClass destructor" << std::endl; }
};

int main() {
    {
        std::unique_ptr<MyClass> ptr1(new MyClass()); // 使用unique_ptr管理MyClass对象
    } // ptr1超出作用域，MyClass对象被自动销毁

    {
        std::shared_ptr<MyClass> ptr2(new MyClass()); // 使用shared_ptr管理MyClass对象
        {
            std::shared_ptr<MyClass> ptr3 = ptr2; // 共享所有权
            std::cout << "Reference count: " << ptr2.use_count() << std::endl; // 输出引用计数
        } // ptr3超出作用域，引用计数减1
        std::cout << "Reference count: " << ptr2.use_count() << std::endl; // 输出引用计数
    } // ptr2超出作用域，MyClass对象被自动销毁

    return 0;
}

3. lambda表达式

C++11引入了lambda表达式，用于定义匿名函数，使得代码更加简洁和灵活。

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

int main() {
    std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 使用lambda表达式对vector中的元素进行排序
    std::sort(nums.begin(), nums.end(), [](int a, int b) {
        return a > b;
    });

    // 使用lambda表达式打印vector中的元素
    std::for_each(nums.begin(), nums.end(), [](int num) {
        std::cout << num << " ";
    });
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

4. 并发编程

C++11引入了多线程编程的支持，包括std::thread、std::mutex、std::condition_variable等，使得并发编程变得更加简单和高效。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

std::mutex mtx;

void printHello() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
    std::cout << "Hello from thread " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
}

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

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

    return 0;

}

5. 正则表达式

C++11引入了正则表达式库<regex>，使得在C++中进行字符串匹配和替换变得更加方便。

#include <iostream>
#include <regex>

int main() {
    std::string str = "Hello, world!";
    std::regex regex("world");

    std::smatch match; // 用于存储匹配结果
    if (std::regex_search(str, match, regex)) {
        std::cout << "Match found: " << match.str() << std::endl;
    } else {
        std::cout << "No match found" << std::endl;
    }

    return 0;
}

6. 文件系统操作

C++11引入了文件系统库<filesystem>，使得在C++中进行文件和目录操作变得更加简单和方便。

#include <iostream>
#include <filesystem>

namespace fs = std::filesystem;

int main() {
    fs::path path = "/path/to/directory";

    // 检查路径是否存在
    if (fs::exists(path)) {
        std::cout << "Path exists." << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Path does not exist." << std::endl;
    }

    return 0;
}

7. 模板元编程(比较抽象)

C++11引入了模板元编程的支持，使得在编译时进行计算和逻辑判断成为可能。

#include <iostream>

template <int N>
struct Factorial {
    static const int value = N * Factorial<N - 1>::value; // 递归计算阶乘
};

template <>
struct Factorial<0> {
    static const int value = 1; // 0的阶乘为1
};

int main() {
    std::cout << "Factorial of 5 is " << Factorial<5>::value << std::endl;

    return 0;       

}

以上只是现代C++的一部分重要特性，C++11及其后续版本还引入了许多其他有用的特性，如右值引用、范围for循环、枚举类、静态断言等。现代C++使得C++编程变得更加高效和便捷，是C++程序员必备的知识。