作為Visual C++程序員，大家心里都很憋屈！大家都在問(wèn)，Visual C++的前途在哪里？堅(jiān)持C++還有沒(méi)有意義？
在Visual Studio 2010中我們找到了答案，找到了C++的未來(lái)：C++王者歸來(lái)！
雖然在C++的發(fā)展歷程中經(jīng)歷了上述小小的波折，但是我們應(yīng)當(dāng)看到，世界上還有無(wú)數(shù)的C++代碼在穩(wěn)定地運(yùn)行著，這些代碼還需要維護(hù)，需要升級(jí)。另外，C++在某些領(lǐng)域還是具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，無(wú)數(shù)基于C++的新項(xiàng)目正在進(jìn)行著。微軟也逐漸意識(shí)到了這一點(diǎn)，開(kāi)始不斷增強(qiáng)Visual Studio對(duì)C++的支持力度。在這次的Visual Studio 2010 CTP中，無(wú)論是從C++語(yǔ)言本身還是從IDE方面，都給我們帶來(lái)了很多期盼已久的新特性。花開(kāi)兩朵，各表一枝。我們這里按下Visual Studio 2010在IDE方面的增強(qiáng)不表，單說(shuō)它對(duì)即將到來(lái)的C++新標(biāo)準(zhǔn)C++0x的支持。
C++的新標(biāo)準(zhǔn)C++0x雖然還沒(méi)有正式發(fā)布，但是已經(jīng)進(jìn)入了feature freeze的階段，很多人都在猜測(cè)C++0x中的x到底是9還是10，從目前的情況來(lái)看，9是最大的可能了。Visual Studio 2010作為下一代開(kāi)發(fā)工具，當(dāng)然不會(huì)錯(cuò)過(guò)對(duì)新的C++標(biāo)準(zhǔn)C++0x的支持。除了隨著之前發(fā)布的Visual C++ Feature Pack而引入的TR1包含的部分特性外，在新的Visual Studio 2010中，還引入了4個(gè)重要的C++新特性。號(hào)稱(chēng)C++0x的“四大天王”。這些新特性的引入，必將給C++注入新的活力。
很多編程編程語(yǔ)言都支持匿名函數(shù)(anonymous function)。所謂匿名函數(shù)，就是這個(gè)函數(shù)只有函數(shù)體，而沒(méi)有函數(shù)名。Lambda表達(dá)式就是實(shí)現(xiàn)匿名函數(shù)的一種編程技巧，它為編寫(xiě)匿名函數(shù)提供了簡(jiǎn)明的函數(shù)式的句法。同樣是Visual Studio中的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，Visual Basic和Visual C#早就實(shí)現(xiàn)了對(duì)Lambda表達(dá)式的支持，終于Visual C++這次也不甘落后，在Visual Studio 2010中添加了對(duì)Lambda表達(dá)式的支持。
Lambda表達(dá)式使得函數(shù)可以在使用的地方定義，并且可以在Lambda函數(shù)中使用Lambda函數(shù)之外的數(shù)據(jù)。這就為針對(duì)集合操作帶來(lái)了很大的便利。在作用上，Lambda表達(dá)式類(lèi)似于函數(shù)指針和函數(shù)對(duì)象，Lambda表達(dá)式很好地兼顧了函數(shù)指針和函數(shù)對(duì)象的優(yōu)點(diǎn)，卻沒(méi)有它們的缺點(diǎn)。相對(duì)于函數(shù)指針或是函數(shù)對(duì)象復(fù)雜的語(yǔ)法形式，Lambda表達(dá)式使用非常簡(jiǎn)單的語(yǔ)法就可以實(shí)現(xiàn)同樣的功能，降低了Lambda表達(dá)式的學(xué)習(xí)難度，避免了使用復(fù)雜的函數(shù)對(duì)象或是函數(shù)指針?biāo)鶐?lái)的錯(cuò)誤。我們可以看一個(gè)實(shí)際的例子：
// LambdaDemo.cpp : Defines the entry point for the console application.
//
#include "stdafx.h"
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <ostream>
#include <vector>
using namespace std;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
vector<int> v;
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
v.push_back(i);
}
for_each(v.begin(), v.end(), [] (int n) {
cout << n;
if (n % 2 == 0) {
cout << " even ";
} else {
cout << " odd ";
}
});
cout << endl;
return 0;
}
這段代碼循環(huán)遍歷輸出vector中的每一個(gè)數(shù)，并判斷這個(gè)數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)。我們可以隨時(shí)修改Lambda表達(dá)式而改變這個(gè)匿名函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，修改對(duì)集合的操作。在這段代碼中，C++使用一對(duì)中括號(hào)“[]”來(lái)表示Lambda表達(dá)式的開(kāi)始，其后的”(int n)”表示Lambda表達(dá)式的參數(shù)。這些參數(shù)將在Lambda表達(dá)式中使用到。為了體會(huì)Lambda表達(dá)式的簡(jiǎn)潔，我們來(lái)看看同樣的功能，如何使用函數(shù)對(duì)象實(shí)現(xiàn)：
#include "stdafx.h"
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <ostream>
#include <vector>
using namespace std;
struct LambdaFunctor {
void operator()(int n) const {
cout << n << " ";
if (n % 2 == 0) {
cout << " even ";
} else {
cout << " odd ";
}
}
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
vector<int> v;
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
v.push_back(i);
}
for_each(v.begin(), v.end(), LambdaFunctor());
cout << endl;
return 0;
}
通過(guò)比較我們就可以發(fā)現(xiàn)，Lambda表達(dá)式的語(yǔ)法更加簡(jiǎn)潔，使用起來(lái)更加簡(jiǎn)單高效。
靜態(tài)斷言static_assert
在之前的C++標(biāo)準(zhǔn)C++03中，我們可以使用兩種斷言：
• 使用預(yù)處理中的條件編譯和#error指令，可以在預(yù)處理階段檢查一些編譯條件
• 可以使用宏assert來(lái)進(jìn)行運(yùn)行時(shí)檢查，以確保程序邏輯的正確性
但使用#error方法是非常煩瑣的，并且不能夠?qū)δ０鍏?shù)進(jìn)行檢查，因?yàn)槟０鍖?shí)例化是在編譯時(shí)進(jìn)行，而#error方法是在預(yù)處理階段進(jìn)行的。而assert宏是在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行檢查。不難發(fā)現(xiàn)，我們?nèi)鄙倭艘粯訓(xùn)|西，那就是可用于在編譯時(shí)檢查的工具。于是，靜態(tài)斷言應(yīng)運(yùn)而生。
在新的C++標(biāo)準(zhǔn)C++0x中，加入了對(duì)靜態(tài)斷言的支持，引入了新的關(guān)鍵字static_assert來(lái)表示靜態(tài)斷言。使用靜態(tài)斷言，我們可以在程序的編譯時(shí)期檢測(cè)一些條件是否成立，這個(gè)特性在調(diào)試模板函數(shù)的模板參數(shù)時(shí)特別有用。在編譯的時(shí)候，模板函數(shù)實(shí)例化，這時(shí)我們就可以使用靜態(tài)斷言去測(cè)試模板函數(shù)的參數(shù)是否按照我們的設(shè)計(jì)擁有合適的值。例如下面這段代碼：
template <int N> struct Kitten {
static_assert(N < 2, "Kitten<N> requires N < 2.");
};
int main() {
Kitten<1> peppermint;
Kitten<3> jazz;
return 0;
}
當(dāng)我們?cè)谥骱瘮?shù)中使用“1”去實(shí)例化Kitten這個(gè)結(jié)構(gòu)體時(shí)，在編譯的時(shí)候，靜態(tài)斷言static_assert會(huì)測(cè)試參數(shù)N的值，當(dāng)N的值小于2時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)斷言錯(cuò)誤，并將相應(yīng)的調(diào)試幫助信息輸出到“Error List”窗口中，這樣程序員就可以對(duì)問(wèn)題快速定位，解決問(wèn)題就更加方便了。
圖2 static_assert斷言及其輸出
另外，靜態(tài)斷言還帶來(lái)很多其他的優(yōu)勢(shì)。例如靜態(tài)斷言在編譯時(shí)進(jìn)行處理，不會(huì)產(chǎn)生任何運(yùn)行時(shí)刻空間和時(shí)間上的開(kāi)銷(xiāo)，這就使得它比assert宏具有更好的效率。另外比較重要的一個(gè)特性是如果斷言失敗，它會(huì)產(chǎn)生有意義且充分的診斷信息，幫助程序員快速解決問(wèn)題。
auto關(guān)鍵字
在C++0x中，auto關(guān)鍵字的意義發(fā)生了改變。從Visual C++ 2010開(kāi)始，auto關(guān)鍵字將用于指引編譯器根據(jù)變量的初始值來(lái)決定變量的數(shù)據(jù)類(lèi)型。換句話說(shuō)，我們可以把a(bǔ)uto當(dāng)成一種新的數(shù)據(jù)類(lèi)型，它可以“從初始化器(initialize)中推導(dǎo)出所代表的變量的真正類(lèi)型”。這種對(duì)auto關(guān)鍵字的使用方式可以大大消除當(dāng)前替代方式所導(dǎo)致的冗長(zhǎng)和易出錯(cuò)的代碼。我們看一個(gè)實(shí)際的例子：
#include <iostream>
#include <map>
#include <ostream>
#include <regex>
#include <string>
using namespace std;
using namespace std::tr1;
int main() {
map<string, string> m;
const regex r("(\\w+) (\\w+)");
for (string s; getline(cin, s); ) {
smatch results;
if (regex_match(s, results, r)) {
m[results[1]] = results[2];
}
}
for (auto i = m.begin(); i != m.end(); ++i) {
cout << i->second << " are " << i->first << endl;
}
return 0;
}
在這段代碼中，我們使用auto關(guān)鍵字來(lái)代替了真正的數(shù)據(jù)類(lèi)型map<string, string>::iterator，這使得整個(gè)代碼自然而簡(jiǎn)潔。
另外，跟其他數(shù)據(jù)類(lèi)型一樣，我們也可以對(duì)auto關(guān)鍵字進(jìn)行修飾，例如添加const，指針(*)，左值引用(&)，右值引用(&&)等等，編譯器會(huì)根據(jù)auto類(lèi)型所代表的真正的數(shù)據(jù)來(lái)決定這些修飾的具體含義。
為了兼容一些舊有的C++代碼，我們可以使用/Zc:auto這個(gè)編譯器選項(xiàng)，來(lái)告訴編譯器是采用auto關(guān)鍵字的原有定義還是在新標(biāo)準(zhǔn)C++0x中的定義。
右值引用
作為最重要的一項(xiàng)語(yǔ)言特性，右值引用(rvalue references)被引入到 C++0x中。我們可以通過(guò)操作符“&&”來(lái)聲明一個(gè)右值引用，原先在C++中使用“&”操作符聲明的引用現(xiàn)在被稱(chēng)為左值引用。
int a;
int& a_lvref = a; // 左值引用
int b;
int&& b_rvref = b; // 右值應(yīng)用
左值引用和右值引用的表現(xiàn)行為基本一致，它們唯一的差別就是右值引用可以綁定到一個(gè)臨時(shí)對(duì)象(右值)上，而左值引用不可以。例如：
int& a_lvref = int(); // error C2440: 'initializing' : cannot convert from 'int' to 'int &'
int&& b_rvref = int(); // OK!
在第一行代碼中，我們將一個(gè)臨時(shí)對(duì)象int()綁定到一個(gè)左值引用，將產(chǎn)生一個(gè)編譯錯(cuò)誤。而在第二行中，我們將臨時(shí)對(duì)象綁定到右值引用，就可以順利通過(guò)編譯。
右值是無(wú)名的數(shù)據(jù)，例如函數(shù)的返回值一般說(shuō)來(lái)就是右值。當(dāng)對(duì)右值進(jìn)行操作的時(shí)候，右值本身往往沒(méi)有必要保留，因此在某些情況下可以直接“移動(dòng)”之。通過(guò)右值引用，程序可以明確的區(qū)分出傳入的參數(shù)是否為右值，從而避免了不必要的拷貝，程序的效率也就得到了提高。我們考慮一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)交換的小程序，從中來(lái)體會(huì)右值引用所帶來(lái)的效率提升。我們可以寫(xiě)一個(gè)函數(shù)swap來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)變量值的交換：
template <class T> swap(T& a, T& b)
{
T tmp(a); // tmp對(duì)象創(chuàng)建后，我們就擁有了a的兩份拷貝
a = b; // 現(xiàn)在我們擁有b的兩份拷貝
b = tmp; // 現(xiàn)在我們擁有a的兩份拷貝
}
在這段代碼中，雖然我們只是為了進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)交換，但是卻執(zhí)行了多次對(duì)象拷貝。這些對(duì)象的拷貝操作，特別是當(dāng)這些對(duì)象比較大的時(shí)候，無(wú)疑會(huì)影響程序的效率。
那么，如果使用右值引用如何實(shí)現(xiàn)呢？
// RValueRef.cpp : Defines the entry point for the console application.
//
#include "stdafx.h"
template <class T>
T&& move(T&& a)
{
return a;
}
template <class T> void swap(T& a, T& b)
{
T tmp(move(a)); // 對(duì)象a被移動(dòng)到對(duì)象tmp，a被清空
a = move(b); // 對(duì)象b被移動(dòng)到對(duì)象a，b被清空
b = move(tmp); // 對(duì)象tmp被移動(dòng)到對(duì)象b
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
int a = 1;
int b = 2;
swap(a, b);
return 0;
}
在這段重新實(shí)現(xiàn)的代碼中，我們使用了一個(gè)move()函數(shù)來(lái)代替對(duì)象的賦值操作符“=”,move()只是簡(jiǎn)單地接受一個(gè)右值引用或者左值引用作為參數(shù)，然后直接返回相應(yīng)對(duì)象的右值引用。這一過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生拷貝(Copy)操作，而只會(huì)將源對(duì)象移動(dòng)(Move)到目標(biāo)對(duì)象。
正是拷貝(Copy)和移動(dòng)(Move)的差別，使得右值引用成為C++0x中最激動(dòng)人心的新特性之一。從實(shí)踐角度講，它能夠完美是解決C++中長(zhǎng)久以來(lái)為人所詬病的臨時(shí)對(duì)象的效率問(wèn)題。從語(yǔ)言本身講，它健全了C++中的引用類(lèi)型在左值右值方面的缺陷。從庫(kù)設(shè)計(jì)者的角度講，它給庫(kù)設(shè)計(jì)者又帶來(lái)了一把利器。而對(duì)于廣大的庫(kù)使用者而言，不動(dòng)一兵一卒便能夠獲得“免費(fèi)的”效率提升。
在Visual Studio 2010中，因?yàn)橛辛藢?duì)這些C++0x新特性的支持，重新點(diǎn)燃了程序員們對(duì)C++的熱情。C++重振雄風(fēng)，指日可待！