【C++11】入门基础

1. C++11 简介

• 在 2003 年 C++ 标准委员会曾经提交了一份技术勘误表（简称 TC1），使得 C++03 这个名字已经取代了 C++98 称为 C++11 之前的最新 C++ 标准名称。
• 不过由于 C++03（TC1）主要是对 C++98 标准中的漏洞进行修复，语言的核心部分则没有改动，因此人们习惯性的把两个标准合并称为 C++98/03 标准。
• 从 C++0x 到 C++11，C++ 标准 10 年磨一剑，第二个真正意义上的标准珊珊来迟。相比于 C++98/03，C++11 则带来了数量可观的变化，其中包含了约 140 个新特性，以及对 C++03 标准中约 600 个缺陷的修正，这使得 C++11 更像是从 C++98/03 中孕育出的一种新语言。
• C++11 能更好地用于系统开发和库开发、语法更加泛华和简单化、更加稳定和安全，不仅功能更强大，而且能提升程序员的开发效率，公司实际项目开发中也用得比较多。

C++11 增加的语法特性非常篇幅非常多，主要讲解实际中比较实用的语法，详情可见官网：C++11 官网。

这里可以科普一个小故事：

1998 年是 C++ 标准委员会成立的第一年，本来计划以后每 5 年视实际需要更新一次标准，C++ 国际标准委员会在研究 C++ 03 的下一个版本的时候，一开始计划是 2007 年发布，所以最初这个标准叫 C++ 07。

但是到 06 年的时候，官方觉得 2007 年肯定完不成 C++ 07，而且官方觉得 2008 年可能也完不成。最后干脆叫 C++ 0x。x 的意思是不知道到底能在07还是08还是09年完成。

结果 2010 年的时候也没完成，最后在 2011 年终于完成了 C++ 标准。所以最终定名为 C++11。

2. 统一的列表初始化

2.1｛ ｝初始化

在 C++98 中，标准允许使用花括号{ }对数组或者结构体元素进行统一的列表初始值设定。比如：

structPoint{int_x;int_y;};intmain(){intarr1[]={1,2,3,4,5};intarr2[5]={0};Point p={1,2};cout<<"arr1: ";for(inti=0;i<sizeof(arr1)/sizeof(arr1[0]);i++){cout<<arr1[i]<<" ";}cout<<endl;cout<<"arr2: ";for(inti=0;i<sizeof(arr2)/sizeof(arr2[0]);i++){cout<<arr2[i]<<" ";}cout<<endl;cout<<"Point: "<<p._x<<" "<<p._y<<endl;return0;}

结果如下：

C++11 扩大了用大括号括起的列表（初始化列表）的使用范围，使其可用于所有的内置类型和用户自定义的类型，使用初始化列表时，可添加等号=，也可不添加。

structPoint{int_x;int_y;};intmain(){intx1=1;// 可添加等号intx2{2};// 可不添加等号cout<<x1<<" "<<x2<<endl;intarr1[]{1,2,3,4,5};intarr2[5]{0};Point p{1,2};cout<<p._x<<" "<<p._y<<endl;// C++11中列表初始化也可以用于new表达式中（C++98无法初始化）int*p1=newint[4]{0};int*p2=newint[5]{1,2,3,4,5};return0;}

结果如下：

创建对象时也可以使用【列表初始化】方式调用构造函数初始化

classDate{public://Date(intyear,intmonth,intday):_y(year),_m(month),_d(day){}//~Date(){}private:int_y;// 年int_m;// 月int_d;// 日};intmain(){Dated1(2025,10,1);// 老的初始化方式// C++11支持的列表初始化，这里会调用构造函数初始化Date d2{2025,10,2};Date d3={2025,10,3};return0;}

2.2 std::initializer_list

initializer_list叫做 初始化成员列表，此类型用于访问 C++ 初始化列表中的值，该列表是 const T 类型的元素列表。

std::initializer_list是什么类型呢？

intmain(){// the type of il is an initializer_listautoil={10,20,30};cout<<typeid(il).name()<<endl;return0;}

结果如下：会打印出initializer_list<int>的类型编码，它确实是std::initializer_list<int>，而不是数组，也不是 vector。

注意：它不是一个容器，而是一个 轻量级的只读视图（view），用于支持花括号{ }初始化语法。

它的成员函数如下：

std::initializer_list的使用场景：

• 一般是作为构造函数的参数，C++11 对 STL 中的不少容器就增加std::initializer_list作为参数的构造函数，这样初始化容器对象就更方便了。也可以作为operator=的参数，这样就可以用大括号赋值。

代码示例：

intmain(){vector<int>v={1,2,3,4};list<int>lt={1,2};// 这里{"sort", "排序"}会先初始化构造一个pair对象map<string,string>dict={{"sort","排序"},{"insert","插入"}};// 使用大括号对容器赋值v={10,20,30};return0;}

1️⃣ 让类支持花括号初始化

我们可以手动模拟实现一个 vector，并让它支持{ }初始化。

// 注意包含头文件#include<initializer_list>classMyVector{public:MyVector(initializer_list<int>list){for(intv:list)_data.push_back(v);}voidprint(){for(intv:_data)cout<<v<<" ";cout<<"\n";}private:vector<int>_data;};intmain(){MyVector v={1,2,3,4};v.print();// 1 2 3 4return0;}

结果如下：

2️⃣ 可作为函数参数

voidfunc(std::initializer_list<int>list){for(autox:list)cout<<x<<" ";cout<<endl;}intmain(){func({10,20,30});return0;}

结果如下：

3. 声明

c++11 提供了多种简化声明的方式，尤其是在使用模板时。

3.1 auto

在 C++98 中 auto 是一个存储类型的说明符，表明变量是局部自动存储类型，但是局部域中定义局部的变量默认就是自动存储类型，所以 auto 就没什么价值了。

C++11 中废弃 auto 原来的用法，将其用于实现自动类型推断。这样要求必须进行显示初始化，让编译器将定义对象的类型设置为初始化值的类型。

代码示例

// 注意头文件#include<typeinfo>#include<cstring>intmain(){inti=10;autop=&i;autopf=strcpy;//strcpy 是 C 标准库函数cout<<typeid(p).name()<<endl;cout<<typeid(pf).name()<<endl;map<string,string>dict={{"sort","排序"},{"insert","插入"}};// map<string, string>::iterator it = dict.begin();autoit=dict.begin();return0;}

结果如下：P表示 pointer，i表示 int

使用 auto 带来好处：

• 避免冗长的模板声明
• 自动适应容器变化（比如从 map 换成 unordered_map）
• 更安全（避免写错类型）

3.2 decltype

关键字 decltype 将变量的类型声明为表达式指定的类型。

// decltype的一些使用使用场景template<classT1,classT2>voidF(T1 t1,T2 t2){decltype(t1*t2)ret;// 对于 F(1,'a')，这里是 intcout<<"F ret: "<<typeid(ret).name()<<endl;}intmain(){constintx=1;doubley=2.2;decltype(x*y)ret;// doubledecltype(&x)p;// const int*cout<<"ret: "<<typeid(ret).name()<<endl;cout<<"p: "<<typeid(p).name()<<endl;F(1,'a');// 打印 intreturn0;}

结果如下：在 GCC/Clang 编译器下 PKi（P=pointer，K=const，i=int）

注意：decltype(x) 与 decltype((x)) 不同！

• decltype(x)：如果 x 声明为 const int，结果是 const int。
• decltype((x))：(x) 是左值表达式 → 结果是 const int&。

3.3 nullptr

由于 C++ 中 NULL 被定义成字面量 0，这样就可能回带来一些问题，因为 0 既能表示指针常量，又能表示整形常量。所以出于清晰和安全的角度考虑，C++11 中新增了 nullptr，用于表示空指针。

因为 NULL 在 C++ 中通常是：

#defineNULL0// 或者 (void*)0，但 C++ 中通常是 0

而 0 可以：

• 作为整型字面量
• 作为空指针常量

导致一些二义性和重载歧义问题，使用 NULL 可能出现麻烦：

voidf(int);voidf(char*);f(NULL);// 调用哪个？？

因为：NULL == 0，优先匹配 int，调用 f(int)，但期望可能是 f(char*)

4. 范围 for 循环

范围 for 循环（Range-based for loop） 是 C++11 引入的一种简化遍历容器的语法，让你像 Python/Java 一样优雅地遍历序列。

例子：

intmain(){vector<int>v={1,2,3};for(intx:v){cout<<x<<" ";}cout<<endl;return0;}

结果如下：

这里注意一下：引用 vs 非引用

❌ 拷贝遍历（默认）

for(intx:v)x=100;// 不会修改 v

✅ 引用遍历（允许修改原容器）

for(int&x:v)x=100;// ✅ 修改原容器

✅ const 引用（避免拷贝、只读）

for(constint&x:v){cout<<x<<"\n";}

所以，推荐使用for (const auto& x : container)

例子：

intmain(){map<string,int>m={{"A",1},{"B",2}};// 第一种for(constauto&p:m){cout<<p.first<<":"<<p.second<<"\n";}return0;}

结果如下：

它的底层展开机制是，编译器会转为类似如下：

for(autox:range)👇for(autoit=begin(range);it!=end(range);++it){autox=*it;}

所以，不建议对容器 while 遍历中修改结构（如 erase）

5. 智能指针

智能指针（Smart Pointer）是 C++11 引入的 RAII（资源获取即初始化）机制 用来自动管理动态内存，避免手动 delete 导致的内存泄漏与悬空指针问题。

核心思想：对象生命周期绑定在智能指针上，离开作用域自动 delete。

C++ 常见智能指针：

5.1 unique_ptr

独占所有权

#include<iostream>#include<memory>usingnamespacestd;intmain(){unique_ptr<int>p1(newint(10));cout<<*p1<<endl;// unique_ptr 禁止拷贝，只能移动unique_ptr<int>p2=move(p1);return0;}

结果如下：

5.2 shared_ptr

引用计数

#include<iostream>#include<memory>usingnamespacestd;intmain(){autop1=make_shared<int>(20);autop2=p1;// 引用计数 +1cout<<p1.use_count()<<endl;// 2return0;}

结果如下：

5.3 weak_ptr

防止循环引用

shared_ptr<A>a=make_shared<A>();shared_ptr<B>b=make_shared<B>();a->b=b;b->a=a;// ❌ 循环引用 = 内存泄漏

使用 weak_ptr 解决

classB;classA{public:weak_ptr<B>b;// 不增加引用计数};

上面代码的循环引用示例图：

shared_ptr shared_ptr A<---------------->B^^||+-----weak_ptr-----+

5.4 总结

智能指针最佳实践总结：

• 优先使用std::unique_ptr
• 多所有权才用std::shared_ptr
• 有关联对象互相引用时使用std::weak_ptr
• 用 make_unique/make_shared 创建对象
• 避免 new/delete 出现在业务逻辑

6. STL 中一些变化

圈起来是 C++11 中的一些几个新容器，但是实际最有用的是 unordered_map 和 unordered_set。

容器中的一些新方法：

• 如果我们再细细去看会发现基本每个容器中都增加了一些 C++11 的方法，但是其实很多都是用得比较少的。
• 比如提供了 cbegin 和 cend 方法返回 const 迭代器等等，但是实际意义不大，因为 begin 和 end 也是可以返回 const 迭代器的，这些都是属于锦上添花的操作。
• 实际上 C++11 更新后，容器中增加的新方法最后用的插入接口函数的右值引用版本。

需要详细了解容器的新特性，可以访问 STL容器，具体会在【右值引用】和【移动语义】章节重点说明。