介紹

　　Visual C++ 2013 Preview 在6月發(fā)布了，C++開發(fā)者又找到一個編譯器可以更好的支持ISO C++ 11 的特性了。本文介紹了這些新的特性并附有代碼實例。

　　你想動手嘗試編譯文中的這些代碼話，需要去下載并安裝Visual Studio 2013 Preview，我尚未在其他編譯器上測試這些代碼，所以我并不知道與Gcc 或Clang的兼容性(可惡的C++)。

原始字符串字面值

　　VC++ 2013現(xiàn)在支持原始字符串字面值了。注意：它并不支持統(tǒng)一碼字符串字面值。一個原始字符串字面值允許你避免轉(zhuǎn)義那些在HTML，XML和正則表達(dá)式里運用得得心應(yīng)手的特殊字符。下面是一個示例用法：

auto s1 = R"(This is a "raw" string)";

　　現(xiàn)在，s1是一個指向常量字符串值為“This is a “raw” string”的指針。盡管不支持嵌套雙引號，這與C#支持的@string文字是類似的。那么要在一個字符串字面值中嵌入R”(…)”會怎樣。這種情況下，你可以使用以下語法：

auto s2 = R"QQ(Example: R"(This is my raw string)")QQ";

　　現(xiàn)在，s2包含 Example: R”(This is my raw string)”。 在這個例子中，我把QQ作為界定符。這個界定符可以是任何長度不超過16的字符串。原始字符串字面值也可以包含換行：

auto s3 = R"(<tr>
<td>data</td>
</tr>)";

　　最后，不論他們什么時候添加統(tǒng)一碼字符串字面值的支持，你都可以將它們連接起來并構(gòu)成原始統(tǒng)一碼字符串字面值。

可變參數(shù)模板

　　可變參數(shù)模板是一個允許多個參數(shù)的模板。在我看來，這是個提供給庫作者而不是給庫使用者的特性，所以我也不是很確定它在C++程序員中會有多流行。以下我們用一個非常簡單的例子來展示如何在實際開發(fā)中使用可變參數(shù)模板。

// Variadic template declaration
template<typename... Args> class Test;

// Specialization 1
template<typename T> class Test<T>
{
public:
  T Data;
};

// Specialization 2
template<typename T1, typename T2> class Test<T1, T2>
{
public:
  T1 Left;
  T2 Right;
};

void Foo()
{
  Test<int> data;
  data.Data = 24;

  Test<int, int> twovalues;
  twovalues.Left = 12;
  twovalues.Right = 15;
}

　　當(dāng)使用可變參數(shù)模板時，智能感應(yīng)（intellisense）能很好地配合我們的開發(fā)?？勺儏?shù)模板的實現(xiàn)包括一個叫asizeof的函數(shù)，這個函數(shù)能返回這個模板的參數(shù)個數(shù)。

template<typename... Args> class Test
{
public:
  size_t GetTCount()
  {
    return sizeof...(Args);
  }
};

// . . .

Test<int> data;
size_t args = data.GetTCount(); //1

Test<int, int, char*> data2;
args = data2.GetTCount(); //3

Test<int, float> data3;
args = data3.GetTCount(); //2

　　這其實就是一個數(shù)個數(shù)的例子，但我猜他們之所以使用一個現(xiàn)存的函數(shù)名是因為這樣子做會讓C++程序員們更容易上手。

　　對于可變參數(shù)模板，一個常用的做法就是專攻其中一個參數(shù)，然后把其余的參數(shù)都變?yōu)榭蛇x。這個做法可以以遞歸的形式實現(xiàn)。以下是一個比較傻的例子，但它能讓你明白什么時候不應(yīng)該用可變參數(shù)模板，繼而更好地了解這個語言特性。

template<typename... Args> class Test;

// Specialization for 0 arguments
template<> class Test<>
{
};

// Specialization for at least 1 argument

template<typename T1, typename... TRest> class Test<T1, TRest...> 
  : public Test<TRest...>
{
public:
  T1 Data;

  // This will return the base type
  Test<TRest...>& Rest() 
  {
    return *this;
  }
};

void Foo()
{
  Test<int> data;
  data.Data = 24;

  Test<int, int> twovalues;
  twovalues.Data = 10;
  // Rest() returns Test<int>
  twovalues.Rest().Data = 11;

  Test<int, int, char*> threevalues;
  threevalues.Data = 1;
  // Rest() returns Test<int, int>
  threevalues.Rest().Data = 2;
  // Rest().Rest() returns Test<char*>
  threevalues.Rest().Rest().Data = "test data";
}

　　大家請注意了，千萬別把代碼寫成這樣。這個例子僅僅是用來教學(xué)的，正確的做法我會在下一個章節(jié)中告訴大家。

Tuple的實現(xiàn)

　　我們來看一下std tuple的頭文件 (由VC++團(tuán)隊的Stephan T. Lavavej負(fù)責(zé)維護(hù) – 最初的代碼由P.J. Plauger編寫)，瀏覽這些代碼，讓我的大腦幾乎要宕掉了。為了更好的理解代碼，我將代碼進(jìn)行簡化，摘出其中可以訪問tuple的值的最少的代碼（能夠支持讀和寫）。這有助于理解在設(shè)計模板類時，通?？勺儏?shù)模板是如何通過遞歸展開來大幅減少代碼的行數(shù)。

// tuple 
template<class... _Types> class tuple;

// 空tuple
template<> class tuple<> {};

// 遞歸的tuple定義
template<class _This,
  class... _Rest>
  class tuple<_This, _Rest...>
  : private tuple<_Rest...>
{ 
public:
  _This _Myfirst;
};

　　這里的遞歸特化使用了繼承，因此tuple的每個類型成員都確定的時候遞歸會終止。讀取tuple值的時候，tuple_element類起到讀取輔助類的作用。

// tuple_element
template<size_t _Index, class _Tuple> struct tuple_element;

// select first element
template<class _This, class... _Rest>
struct tuple_element<0, tuple<_This, _Rest...>>
{
  typedef _This& type;
  typedef tuple<_This, _Rest...> _Ttype;
};

// recursive tuple_element definition
template <size_t _Index, class _This, class... _Rest>
struct tuple_element<_Index, tuple<_This, _Rest...>>
  : public tuple_element<_Index - 1, tuple<_Rest...> >
{ 
};

　　這里又一次使用了遞歸繼承，同時邊界條件也特化了。注意這里的兩個typedef，其中一個定義為對應(yīng)值類型的引用，另一個定義為和tuple_element類型參數(shù)相同的tuple類型。因此，給定一個_Index值，在那個遞歸層次上我們就能得到對應(yīng)tuple的類型和tuple值的類型。下面的get方法就使用了這個特性。

// get reference to _Index element of tuple
template<size_t _Index, class... _Types> inline
  typename tuple_element<_Index, tuple<_Types...>>::type
  get(tuple<_Types...>& _Tuple)
{
  typedef typename tuple_element<_Index, tuple<_Types...>>::_Ttype _Ttype;
  return (((_Ttype&) _Tuple)._Myfirst);
}

　　注意返回類型，它使用上面定義的類型 typedef。同樣，元組(tupleis)轉(zhuǎn)換為上述定義過的類型 _TType ，然后我們訪問 _Myfirst 成員 （它表示的值）?，F(xiàn)在你可以如下所示,編寫代碼，

tuple<int, char> t1;
get<0>(t1) = 959;
get<1>(t1) = 'A';

auto v1 = get<0>(t1);
auto v2 = get<1>(t1);

　　現(xiàn)在 ， 這 不用 說 ， 但 我會 說 只是 可以 肯定 的是 —— 這 里只 是 為了 演示 。 不 要在 實際 代碼 中 使用 這些 方法， 而是調(diào)用 std::tuple, 它可以完成比 這 一切多的功能 （ 這就是為什么他有800行長).

代理構(gòu)造函數(shù)

　　代理構(gòu)造函數(shù)已經(jīng)在C#中用了好長時間，所以將其引入到C++中也很不錯。編譯器允許一個類型的構(gòu)造函數(shù)(代理構(gòu)造函數(shù))在其初始化列表中包含另一個構(gòu)造函數(shù)。以前編寫代碼形式如下：

class Error
{
public:
  Error()
  {
    Init(0, "Success");
  }

  Error(const char* message)
  {
    Init(-1, message);
  }

  Error(int errorCode, const char* message)
  {
    Init(errorCode, message);
  }

private:
  void Init(int errorCode, const char* message)
  {
    //...
  }
};

　　采用代理構(gòu)造函數(shù)是，可以寫成如下形式：

class Error
{
public:
  Error() : Error(0, "Success")
  {
  }

  Error(const char* message) : Error(-1, message)
  {
  }

  Error(int errorCode, const char* message)
  {
    // ...
  }
};

　　相關(guān)閱讀-Herb Sutter和Jim Hyslop在十年前(2003年5月)寫的一篇有趣的關(guān)于代理構(gòu)造函數(shù)的文章。

• Delegating Constructors

函數(shù)模板中的默認(rèn)模板參數(shù)

　　這是VC++ 2013現(xiàn)在支持的另一項C++ 11特性。目前為止，下面的代碼仍然無法通過VC++編譯。

template <typename T = int> void Foo(T t = 0) { }

// error C4519: default template arguments are only 
// allowed on a class template

　　Visual C++ 2013 能夠順利編譯這些代碼，模板參數(shù)推斷也能正確進(jìn)行。

Foo(12L); // Foo<long>
Foo(12.1); // Foo<double>
Foo('A'); // Foo<char>
Foo(); // Foo<int>

　　這項特性的實用性在下面的例子里尤為明顯。

template <typename T> class Manager 
{
public:
  void Process(T t) { }
};

template <typename T> class AltManager
{
public:
  void Process(T t) { }
};

template <typename T, typename M = Manager<T>> void Manage(T t)
{
  M m;
  m.Process(t);
}

Manage(25); // Manage<int, Manager<int>>
Manage<int, AltManager<int>>(25); // Manage<int, AltManager<int>>

　　并不是所有的參數(shù)都需要默認(rèn)參數(shù)。

template <typename B, typename T = int> void Bar(B b = 0, T t = 0) { }

Bar(10); // Bar<int, int>
Bar(10L); // Bar<long, int>
Bar(10L, 20L); // Bar<long, long>
Bar(); // will not compile

　　如果帶默認(rèn)參數(shù)的函數(shù)模板有重載的話，類型無法推斷的時候編譯器將會給出錯誤。

template <typename T = int> void Foo(T t = 0) { }
template <typename B, typename T = int> void Foo(B b = 0, T t = 0) { }

Foo(12L); // will not compile
Foo(12.1); // will not compile
Foo('A'); // will not compile
Foo(); // Foo<int>

　　使用函數(shù)模板的默認(rèn)模板參數(shù)時應(yīng)當(dāng)在這里注意。

顯式轉(zhuǎn)換運算符

　　我仍然記得2004年八月的一天，那個時候我意識到盡管我是一個還不錯的C++程序員，我對explicit關(guān)鍵字一無所知，這令我十分局促不安。那之后我寫了一篇博客文章

• Applying explicit on your constructors（需要翻墻）

　　簡單說明一下explicit的使用?？紤]一下下面的例子。

class Test1
{
public:
  explicit Test1(int) { }
};

void Foo()
{
  Test1 t1(20);
  Test1 t2 = 20; // will not compile
}

　　盡管轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)可以達(dá)到這一目的，轉(zhuǎn)換運算符因為缺乏標(biāo)準(zhǔn)支持而無法完成類似的任務(wù)。壞消息是你無法確保轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)和轉(zhuǎn)換運算符的行為是一致的?？紤]一下下面的例子。

class Test1
{
public:
  explicit Test1(int) { }
};

class Test2
{
  int x;
public:
  Test2(int i) : x(i) { }
  operator Test1() { return Test1(x); }
};

void Foo()
{
  Test2 t1 = 20;
  Test1 t2 = t1; // will compile
}

　　上面的代碼能通過編譯?，F(xiàn)在有了C++ 11的新特性，explicit也可以用在轉(zhuǎn)換運算符上了。

class Test2
{
  int x;
public:
  Test2(int i) : x(i) { }
  explicit operator Test1() { return Test1(x); }
};

void Foo()
{
  Test2 t1 = 20;
  Test1 t2 = (Test1)t1; // this compiles
  Test1 t3 = t1; // will not compile
}

　　下面的這個例子里隱式應(yīng)用了bool類型的轉(zhuǎn)換運算符。

class Test3
{
public:
  operator bool() { return true; }
};

void Foo()
{
  Test3 t3;
  if (t3)
  {
  }

  bool b = t3;
}

　　這段代碼能通過編譯?，F(xiàn)在試一下在運算符上加上explicit關(guān)鍵字

class Test3
{
public:
  explicit operator bool() { return true; }
};

void Foo()
{
  Test3 t3;
  if (t3) // this compiles!
  {
  }

  bool b = t3; // will not compile
}

　　正如預(yù)期，第二個轉(zhuǎn)換無法通過編譯，但是第一個通過了。這是因為if里的bool轉(zhuǎn)換被視為顯式轉(zhuǎn)換。因此在這里你要小心謹(jǐn)慎，僅僅添加explicit關(guān)鍵字無法防止意外情況下的類型轉(zhuǎn)換，類型可能仍然是不安全的。

初始化列表和統(tǒng)一初始化

　　一直以來我們都可以用初始化列表初始化數(shù)組，現(xiàn)在對于有類型為std::initializer_list<T>（包含構(gòu)造函數(shù)）的類型我們也可以這么做。標(biāo)準(zhǔn)庫中的容器現(xiàn)在都支持這一特性。

void foo()
{
  vector<int> vecint = { 3, 5, 19, 2 };
  map<int, double> mapintdoub =
  {
    { 4, 2.3},
    { 12, 4.1 },
    { 6, 0.7 }
  };
}

　　自己實現(xiàn)這些功能很浪費時間

void bar1(const initializer_list<int>& nums) 
{
  for (auto i : nums)
  {
    // use i
  }
}

bar1({ 1, 4, 6 });

　　用戶自定義類型也可以使用這一特性

class bar2
{
public:
  bar2(initializer_list<int> nums) { }
};

class bar3
{
public:
  bar3(initializer_list<bar2> items) { }
};

bar2 b2 = { 3, 7, 88 };

bar3 b3 = { {1, 2}, { 14 }, { 11, 8 } };

　　C++11也新增了一個相關(guān)特性：統(tǒng)一初始化（ Uniform initialization）。這一特性將自動匹配合適的構(gòu)造函數(shù)

class bar4
{
  int x;
  double y;
  string z;

public:
  bar4(int, double, string) { }
};

class bar5
{
public:
  bar5(int, bar4) { }
};

bar4 b4 { 12, 14.3, "apples" };

bar5 b5 { 10, { 1, 2.1, "bananas" } };

　　使用初始化列表的構(gòu)造函數(shù)將被優(yōu)先使用

class bar6
{
public:
  bar6(int, int) // (1)
  {
    // ...
  }

  bar6(initializer_list<int>) // (2)
  {
    // ...
  }
};

bar6 b6 { 10, 10 }; // --> calls (2) above

參考資料

• C++11 Features (Modern C++)
• What’s New for Visual C++ Developers in VS2013 Preview

　　參與翻譯：無奈的鈍刀, MtrS, 大志darcy, jimmyjmh, LinuxQueen, soaring