《隨筆十一》—— C++中的 “ C++ 11 新特性梳理 ”
在面試中，經常被問的一個問題就是：你瞭解C++11哪些新特性？一般而言，回答以下四個方面就夠了：
“語法糖”：nullptr, auto自動型別推導，範圍for迴圈，初始化列表, lambda表示式等
右值引用和移動語義
智慧指標
C++11多執行緒程式設計：thread庫及其相配套的同步原語mutex, lock_guard, condition_variable, 以及非同步std::furture
“語法糖”
這部分內容一般是一句話帶過的，但是有時候也需要說一些，比較重重要的就是auto和lambda。
auto自動型別推導
C語言也有auto關鍵字，但是其含義只是與static變數做一個區分，一個變數不指定的話預設就是auto。。因為很少有人去用這個東西，所以在C++11中就把原有的auto功能給廢棄掉了，而變成了現在的自動型別推導關鍵字。用法很簡單不多贅述，比如寫一個auto a = 3, 編譯器就會自動推導a的型別為int. 在遍歷某些STL容器的時候，不用去宣告那些迭代器的型別，也不用去使用typedef就能很簡潔的實現遍歷了。
auto的使用有以下兩點必須注意：
auto宣告的變數必須要初始化，否則編譯器不能判斷變數的型別。
auto不能被宣告為返回值，auto不能作為形參，auto不能被修飾為模板引數
關於效率: auto實際上實在編譯時對變數進行了型別推導，所以不會對程式的執行效率造成不良影響。另外，auto並不會影響編譯速度，因為編譯時本來也要右側推導然後判斷與左側是否匹配。
關於具體的推導規則，可以參考這裡 http://www.cnblogs.com/boydfd/p/4950334.html
lambda表示式
lambda表示式是匿名函式，可以認為是一個可執行體 functor，語法規則如下：
[捕獲區](引數區){程式碼區};
如
auto add = [](int a, int b) {return a + b};
就我的理解而言，捕獲的意思即為將一些變數展開使得為lambda內部可見，具體方式有如下幾種：
[a,&b] 其中 a 以複製捕獲而 b 以引用捕獲。
[this] 以引用捕獲當前物件（ *this ）
[&] 以引用捕獲所有用於 lambda 體內的自動變數，並以引用捕獲當前物件，若存在
[=] 以複製捕獲所有用於 lambda 體內的自動變數，並以引用捕獲當前物件，若存在
[] 不捕獲，大部分情況下不捕獲就可以了
一般使用場景：sort等自定義比較函式、用thread起簡單的執行緒。
右值引用與移動語義
右值引用是C++11新特性，它實現了轉移語義和完美轉發，主要目的有兩個方面
消除兩個物件互動時不必要的物件拷貝，節省運算儲存資源，提高效率
能夠更簡潔明確地定義泛型函式，C++中的變數要麼是左值、要麼是右值。通俗的左值定義指的是非臨時變數，而左值指的是臨時物件。左值引用的符號是一個&，右值引用是兩個&&
移動語義
轉移語義可以將資源 (堆、系統物件等)從一個物件轉移到另一個物件，這樣可以減少不必要的臨時物件的建立、拷貝及銷燬。移動語義與拷貝語義是相對的，可以類比檔案的剪下和拷貝。在現有的C++機制中，自定義的類要實現轉移語義，需要定義移動建構函式，還可以定義轉移賦值操作符。
以string類的移動建構函式為例
MyString(MyString&& str) {
std::cout << "Move Ctor source from " << str._data << endl;
_len = str._len;
_data = str._data;
str._len = 0;
str._data = NULL;
}和拷貝建構函式類似，有幾點需要注意：
1、引數(右值)的符號必須是&&
2、引數(右值)不可以是常量，因為我們需要修改右值
3、引數(右值)的資源連結和標記必須修改，否則，右值的解構函式就會釋放資源。轉移到新物件的資源也就無效了。
標準庫函式std::move --- 將左值變成一個右值
編譯器只對右值引用才能呼叫移動建構函式，那麼如果已知一個命名物件不再被使用，此時仍然想呼叫它的移動建構函式，也就是把一個左值引用當做右值引用來使用，該怎麼做呢？用std::move，這個函式以非常簡單的方式將左值引用轉換為右值引用。
完美轉發 Perfect Forwarding
完美轉發使用這樣的場景：需要將一組引數原封不動地傳遞給另一個函式。原封不動不僅僅是引數的值不變，在C++中還有以下的兩組屬性：
左值 / 右值
const / non-const
完美轉發就是在引數傳遞過程中，所有這些屬性和引數值都不能改變。在泛型函式中，這樣的需求十分普遍。
為了保證這些屬性，泛型函式需要過載各種版本，左值右值不同版本，還要分別對應不同的const關係，但是如果只定義一個右值引用引數的函式版本，這個問題就迎刃而解了，原因在於：
C++11對T&&的型別推導： 右值實參為右值引用，左值實參仍然為左值
智慧指標
核心思想：為防止記憶體洩露等問題，用一個物件來管理野指標，使得在該物件構造時獲得該指標管理權，析構時自動釋放(delete).
基於此思想C++98提供了第一個智慧指標：auto_ptr
auto_ptr基於所有權轉移的語義，即將一個就的auto_ptr賦值給另外一個新的auto_ptr時，舊的那一個就不再擁有該指標的控制權（內部指標被賦值為null),那麼這就會帶來一些根本性的破綻：
函式引數傳遞時，會有隱式的賦值，那麼原來的auto_ptr自動失去了控制權
自我賦值時，會將自己內部指標賦值為null，造成bug
因為auto_ptr的各種bug，C++11標準基本廢棄了這種型別的智慧指標，轉而帶來了三種全新的智慧指標：
shared_ptr，基於引用計數的智慧指標，會統計當前有多少個物件同時擁有該內部指標；當引用計數降為0時，自動釋放
weak_ptr，基於引用計數的智慧指標在面對迴圈引用的問題將無能為力，因此C++11還引入weak_ptr與之配套使用，weak_ptr只引用，不計數
unique_ptr：遵循獨佔語義的智慧指標，在任何時間點，資源智慧唯一地被一個unique_ptr所佔有，當其離開作用域時自動析構。資源所有權的轉移只能通過std::move()而不能通過賦值
展現知識廣度：
Java等語言的中垃圾回收機制
垃圾收集器將記憶體視為一張有向可達圖，該圖的節點被分成一組根節點和一組堆節點。每個堆節點對應一個記憶體分配塊，當存在一條從任意根節點出發到達某堆節點p的有向路徑時，我們就說節點p是可達的。在任意時刻，不可達節點屬於垃圾。垃圾收集器通過維護這一張圖，並通過定期地釋放不可達節點並將它們返回給空閒連結串列，來定期地回收它們。
所以，聊到這裡還可以引申malloc的分配機制、夥伴系統、虛擬記憶體等等概念
這裡給出一個shared_ptr的簡單實現：
class Counter {
friend class SmartPointPro;
public:
Counter(){
ptr = NULL;
cnt = 0;
}
Counter(Object* p){
ptr = p;
cnt = 1;
}
~Counter(){
delete ptr;
}
private:
Object* ptr;
int cnt;
};
class SmartPointPro {
public:
SmartPointerPro(Object* p){
ptr_counter = new Counter(p);
}
SmartPointerPro(const SmartPointerPro &sp){
ptr_counter = sp.ptr_counter;
++ptr_counter->cnt;
}
SmartPointerPro& operator=(const SmartPointerPro &sp){
++sp.ptr_counter->cnt;
--ptr_counter.cnt;
if(ptr_counter.cnt == 0)
delete ptr_counter;
ptr_counter = sp.ptr_counter;
}
~SmartPointerPro(){
--ptr_counter->cnt;
if(ptr_counter.cnt == 0)
delete ptr_counter;
}
private:
Counter *ptr_counter;
};需要記住的事，在以下三種情況下會引起引用計數的變更：
1、呼叫建構函式時： SmartPointer p(new Object());
2、賦值建構函式時： SmartPointer p(const SmartPointer &p);
3、賦值時：SmartPointer p1(new Object()); SmartPointer p2 = p1;
C++11多執行緒程式設計
std::thread可以和普通函式和lambda表示式搭配使用。它還允許向執行緒執行函式傳遞任意多引數。
#include <thread>
void func() {
// do some work here
}
int main() {
std::thread thr(func);
t.join();
return 0;
} 上面就是一個最簡單的使用std::thread的例子，函式func()在新起的執行緒中執行。呼叫join()函式是為了阻塞主執行緒，直到這個新起的執行緒執行完畢。執行緒函式的返回值都會被忽略，但執行緒函式可以接受任意數目的輸入引數。
std::thread的其他成員函式
joinable(): 判斷執行緒物件是否可以join,當執行緒物件被析構的時候如果物件``joinable()==true會導致std::terminate`被呼叫。
join(): 阻塞當前程序(通常是主執行緒)，等待建立的新執行緒執行完畢被作業系統回收。
detach(): 將執行緒分離，從此執行緒物件受作業系統管轄。
執行緒管理函式
除了std::thread的成員函式外，在std::this_thread名稱空間也定義了一系列函式用於管理當前執行緒。
| 函式名 | 作用 |
|---|---|
| get_id | 返回當前執行緒的id |
| yield | 告知排程器執行其他執行緒，可用於當前處於繁忙的等待狀態。相當於主動讓出剩下的執行時間，具體的排程演算法取決於實現 |
| sleep_for | 指定的一段時間內停止當前執行緒的執行 |
| sleep_until | 停止當前執行緒的執行直到指定的時間點 |
至於mutex, condition_variable等同步原語以及future關鍵字的使用這裡不做詳細介紹，如果用過自然可以說出，沒有用過的話這部分內容也不應該和麵試官討論。