我常用的10個C++新特性
之前有讀者反饋?zhàn)屛铱偨Y(jié)一下C++常用的新特性，有讀者要求了，那我必須得總結(jié)一波！
關(guān)于C++新特性我之前就寫過幾篇文章：
之前文章介紹的是C++11之后所有的新特性，這篇文章我會總結(jié)一些常用的新特性，這些新特性可以說是必須掌握的！我也不太清楚其他人常用的新特性有啥，這里僅分享下我和身邊朋友們常用的新特性！
下面是正文：
auto可以讓編譯器在編譯器就推導(dǎo)出變量的類型，看代碼：
auto a = 10; // 10是int型，可以自動推導(dǎo)出a是intint i = 10;auto b = i; // b是int型auto d = 2.0; // d是double型auto f = []() { // f是啥類型？直接用auto就行return std::string("d");}
利用auto可以通過=右邊的類型推導(dǎo)出變量的類型。
什么時候使用auto呢？簡單類型其實(shí)沒必要使用auto，然而某些復(fù)雜類型就有必要使用auto，比如lambda表達(dá)式的類型，async函數(shù)的類型等，例如：
auto func = [&] {cout << "xxx";}; // 對于func你難道不使用auto嗎，反正我是不關(guān)心lambda表達(dá)式究竟是什么類型。auto asyncfunc = std::async(std::launch::async, func);
C++11新特性中主要有兩種智能指針std::shared_ptr和std::unique_ptr。
那什么時候使用std::shared_ptr，什么時候使用std::unique_ptr呢？
當(dāng)所有權(quán)不明晰的情況，有可能多個對象共同管理同一塊內(nèi)存時，要使用std::shared_ptr；
而std::unique_ptr強(qiáng)調(diào)的是獨(dú)占，同一時刻只能有一個對象占用這塊內(nèi)存，不支持多個對象共同管理同一塊內(nèi)存。
兩類智能指針使用方式類似，拿std::unique_ptr舉例：
using namespace std;struct A {~A() {cout << "A delete" << endl;}void Print() {cout << "A" << endl;}};int main() {auto ptr = std::unique_ptr<A>(new A);auto tptr = std::make_unique<A>(); // error, c++11還不行，需要c++14std::unique_ptr<A> tem = ptr; // error, unique_ptr不允許移動，編譯失敗ptr->Print();return 0;}
C++11提供了兩種鎖封裝，通過RAII方式可動態(tài)的釋放鎖資源，防止編碼失誤導(dǎo)致始終持有鎖。
這兩種封裝是std::lock_guard和std::unique_lock，使用方式類似，看下面的代碼：
using namespace std;std::mutex mutex_;int main() {auto func1 = [](int k) {// std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);for (int i = 0; i < k; ++i) {cout << i << " ";}cout << endl;};std::thread threads[5];for (int i = 0; i < 5; ++i) {threads[i] = std::thread(func1, 200);}for (auto& th : threads) {th.join();}return 0;}
普通情況下建議使用std::lock_guard，因?yàn)閟td::lock_guard更加輕量級，但如果用在條件變量的wait中環(huán)境中，必須使用std::unique_lock。
條件變量是C++11引入的一種同步機(jī)制，它可以阻塞一個線程或多個線程，直到有線程通知或者超時才會喚醒正在阻塞的線程，條件變量需要和鎖配合使用，這里的鎖就是上面介紹的std::unique_lock。
這里使用條件變量實(shí)現(xiàn)一個CountDownLatch：
class CountDownLatch {public:explicit CountDownLatch(uint32_t count) : count_(count);void CountDown() {std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);--count_;if (count_ == 0) {cv_.notify_all();}}void Await(uint32_t time_ms = 0) {std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);while (count_ > 0) {if (time_ms > 0) {cv_.wait_for(lock, std::chrono::milliseconds(time_ms));} else {cv_.wait(lock);}}}uint32_t GetCount() const {std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);return count_;}private:std::condition_variable cv_;mutable std::mutex mutex_;uint32_t count_ = 0;};
條件變量還有幾個坑，可以看這篇文章：《使用條件變量的坑你知道嗎》
C++11提供了原子類型std::atomic，用于原子操作，使用這種方式既可以保證線程安全，也不需要使用鎖來進(jìn)行臨界區(qū)保護(hù)，對一些普通變量來說尤其方便，看代碼：
std::atomic<int> atomicInt;atomicInt++;atomicInt--;atomicInt.store(2);int value = atomicInt.load();
什么是多線程這里就不過多介紹，新特性關(guān)于多線程最主要的就是std::thread的使用，它的使用也很簡單，看代碼：
using namespace std;int main() {auto func = []() {for (int i = 0; i < 10; ++i) {cout << i << " ";}cout << endl;};std::thread t(func);if (t.joinable()) {t.detach();}auto func1 = [](int k) {for (int i = 0; i < k; ++i) {cout << i << " ";}cout << endl;};std::thread tt(func1, 20);if (tt.joinable()) { // 檢查線程可否被jointt.join();}return 0;}
這里記住，std::thread在其對象生命周期結(jié)束時必須要調(diào)用join()或者detach()，否則程序會terminate()，這個問題在C++20中的std::jthread得到解決，但是C++20現(xiàn)在多數(shù)編譯器還沒有完全支持所有特性，先暫時了解下即可，項(xiàng)目中沒必要著急使用。
大家可能都聽說過左值右值，但可能會有部分讀者還沒有搞清楚這些概念。這里解惑下：
關(guān)于左值和右值，有兩種方式理解：
概念1：
左值：可以放到等號左邊的東西叫左值。
右值：不可以放到等號左邊的東西就叫右值。
概念2：
左值：可以取地址并且有名字的東西就是左值。
右值：不能取地址的沒有名字的東西就是右值。
舉例來說：
int a = b + cint d = 4; // d是左值，4作為普通字面量，是右值
a是左值，有變量名，可以取地址，也可以放到等號左邊, 表達(dá)式b+c的返回值是右值，沒有名字且不能取地址，&(b+c)不能通過編譯，而且也不能放到等號左邊。
左值一般有：
函數(shù)名和變量名
返回左值引用的函數(shù)調(diào)用
前置自增自減表達(dá)式++i、--i
由賦值表達(dá)式或賦值運(yùn)算符連接的表達(dá)式(a=b, a += b等)
解引用表達(dá)式*p
字符串字面值"abcd"
介紹右值前需要先介紹兩個概念：純右值和將亡值。
運(yùn)算表達(dá)式產(chǎn)生的臨時變量、不和對象關(guān)聯(lián)的原始字面量、非引用返回的臨時變量、lambda表達(dá)式等都是純右值。例如：
除字符串字面值外的字面值
返回非引用類型的函數(shù)調(diào)用
后置自增自減表達(dá)式i++、i--
算術(shù)表達(dá)式(a+b, a*b, a&&b, a==b等)
取地址表達(dá)式等(&a)
而將亡值是指C++11新增的和右值引用相關(guān)的表達(dá)式，通常指將要被移動的對象、T&&函數(shù)的返回值、std::move函數(shù)的返回值、轉(zhuǎn)換為T&&類型轉(zhuǎn)換函數(shù)的返回值，將亡值可以理解為即將要銷毀的值，通過“盜取”其它變量內(nèi)存空間方式獲取的值，在確保其它變量不再被使用或者即將被銷毀時，可以避免內(nèi)存空間的釋放和分配，延長變量值的生命周期，常用來完成移動構(gòu)造或者移動賦值的特殊任務(wù)。例如：
class A {xxx;};A a;auto c = std::move(a); // c是將亡值auto d = static_cast<A&&>(a); // d是將亡值
這塊的概念太多了，涉及很多知識點(diǎn)，這里不太展開介紹了，具體可以看這篇文章：《左值引用、右值引用、移動語義、完美轉(zhuǎn)發(fā)，你知道的不知道的都在這里》
這兩個可以說是我最常用的特性，使用它們會讓函數(shù)的調(diào)用相當(dāng)方便。使用std::function可以完全替代以前那種繁瑣的函數(shù)指針形式。
還可以結(jié)合std::bind一起使用，直接看一段示例代碼：
std::function<void(int)> f; // 這里表示function的對象f的參數(shù)是int，返回值是voidstruct Foo {Foo(int num) : num_(num) {}void print_add(int i) const { std::cout << num_ + i << '\n'; }int num_;};void print_num(int i) { std::cout << i << '\n'; }struct PrintNum {void operator()(int i) const { std::cout << i << '\n'; }};int main() {// 存儲自由函數(shù)std::function<void(int)> f_display = print_num;f_display(-9);// 存儲 lambdastd::function<void()> f_display_42 = []() { print_num(42); };f_display_42();// 存儲到 std::bind 調(diào)用的結(jié)果std::function<void()> f_display_31337 = std::bind(print_num, 31337);f_display_31337();// 存儲到成員函數(shù)的調(diào)用std::function<void(const Foo&, int)> f_add_display = &Foo::print_add;const Foo foo(314159);f_add_display(foo, 1);f_add_display(314159, 1);// 存儲到數(shù)據(jù)成員訪問器的調(diào)用std::function<int(Foo const&)> f_num = &Foo::num_;std::cout << "num_: " << f_num(foo) << '\n';// 存儲到成員函數(shù)及對象的調(diào)用using std::placeholders::_1;std::function<void(int)> f_add_display2 = std::bind(&Foo::print_add, foo, _1);f_add_display2(2);// 存儲到成員函數(shù)和對象指針的調(diào)用std::function<void(int)> f_add_display3 = std::bind(&Foo::print_add, &foo, _1);f_add_display3(3);// 存儲到函數(shù)對象的調(diào)用std::function<void(int)> f_display_obj = PrintNum();f_display_obj(18);}
從上面可以看到std::function的使用方法，當(dāng)給std::function填入合適的參數(shù)表和返回值后，它就變成了可以容納所有這一類調(diào)用方式的函數(shù)封裝器。std::function還可以用作回調(diào)函數(shù)，或者在C++里如果需要使用回調(diào)那就一定要使用std::function，特別方便，這方面的使用方式大家可以讀下我之前的文章《搞定c++11新特性std::function和lambda表達(dá)式》
lambda表達(dá)式可以說是C++11引入的最重要的特性之一，它定義了一個匿名函數(shù)，可以捕獲一定范圍的變量在函數(shù)內(nèi)部使用，一般有如下語法形式：
auto func = [capture] (params) opt -> ret { func_body; };其中func是可以當(dāng)作lambda表達(dá)式的名字，作為一個函數(shù)使用，capture是捕獲列表，params是參數(shù)表，opt是函數(shù)選項(xiàng)(mutable之類)， ret是返回值類型，func_body是函數(shù)體。
看下面這段使用lambda表達(dá)式的示例吧：
auto func1 = [](int a) -> int { return a + 1; }; auto func2 = [](int a) { return a + 2; }; cout << func1(1) << " " << func2(2) << endl;std::function和std::bind使得我們平時編程過程中封裝函數(shù)更加的方便，而lambda表達(dá)式將這種方便發(fā)揮到了極致，可以在需要的時間就地定義匿名函數(shù)，不再需要定義類或者函數(shù)等，在自定義STL規(guī)則時候也非常方便，讓代碼更簡潔，更靈活，提高開發(fā)效率。
C++17正式將file_system納入標(biāo)準(zhǔn)中，提供了關(guān)于文件的大多數(shù)功能，基本上應(yīng)有盡有，這里簡單舉幾個例子：
namespace fs = std::filesystem;fs::create_directory(dir_path);fs::copy_file(src, dst, fs::copy_options::skip_existing);fs::exists(filename);fs::current_path(err_code);
file_system之前，想拷貝個文件、獲取文件信息等都需要使用好多C語言API搭配使用才能完成需求，而有了file_system，一切都變得相當(dāng)簡單。file_system是C++17才引入的新功能，但其實(shí)在C++14中就可以使用了，只是file_system在std::experimental空間下。
chrono很強(qiáng)大，也是我常用的功能，平時的打印函數(shù)耗時，休眠某段時間等，我都是使用chrono。
在C++11中引入了duration、time_point和clocks，在C++20中還進(jìn)一步支持了日期和時區(qū)。這里簡要介紹下C++11中的這幾個新特性。
duration
std::chrono::duration表示一段時間，常見的單位有s、ms等，示例代碼：
// 拿休眠一段時間舉例，這里表示休眠100msstd::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
sleep_for里面其實(shí)就是std::chrono::duration，表示一段時間，實(shí)際是這樣：
typedef duration<int64_t, milli> milliseconds;typedef duration<int64_t> seconds;
duration具體模板如下：
template <class Rep, class Period = ratio<1> > class duration;Rep表示一種數(shù)值類型，用來表示Period的數(shù)量，比如int、float、double，Period是ratio類型，用來表示【用秒表示的時間單位】比如second，常用的duration已經(jīng)定義好了，在std::chrono::duration下：
ratio<3600, 1>：hours ratio<60, 1>：minutes ratio<1, 1>：seconds ratio<1, 1000>：microseconds ratio<1, 1000000>：microseconds ratio<1, 1000000000>：nanosecons
ratio的具體模板如下：
template <intmax_t N, intmax_t D = 1> class ratio;N代表分子，D代表分母，所以ratio表示一個分?jǐn)?shù)，我們可以自定義Period，比如ratio<2, 1>表示單位時間是2秒。
time_point
表示一個具體時間點(diǎn)，如2020年5月10日10點(diǎn)10分10秒，拿獲取當(dāng)前時間舉例：
std::chrono::time_point<std::chrono::high_resolution_clock> Now() {return std::chrono::high_resolution_clock::now();}// std::chrono::high_resolution_clock為高精度時鐘，下面會提到
clocks
時鐘，chrono里面提供了三種時鐘：
steady_clock
system_clock
high_resolution_clock
steady_clock
穩(wěn)定的時間間隔，表示相對時間，相對于系統(tǒng)開機(jī)啟動的時間，無論系統(tǒng)時間如何被更改，后一次調(diào)用now()肯定比前一次調(diào)用now()的數(shù)值大，可用于計時。
system_clock
表示當(dāng)前的系統(tǒng)時鐘，可以用于獲取當(dāng)前時間：
int main() {using std::chrono::system_clock;system_clock::time_point today = system_clock::now();std::time_t tt = system_clock::to_time_t(today);std::cout << "today is: " << ctime(&tt);return 0;}// today is: Sun May 10 09:48:36 2020
high_resolution_clock
high_resolution_clock表示系統(tǒng)可用的最高精度的時鐘，實(shí)際上就是system_clock或者steady_clock其中一種的定義，官方?jīng)]有說明具體是哪個，不同系統(tǒng)可能不一樣，我之前看gcc chrono源碼中high_resolution_clock是steady_clock的typedef。