revision #1: 第 1 章增加了对 C++17 的支持

2025-12-17 12:44:40 +03:00 · 2018-03-30 14:18:50 +02:00
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 # 高速上手现代 C++ 11/14/17

-> 内容修订中
-
 ## 引言

 C++ 是一个用户群体相当大的语言。从 C++98 的出现到 C++11 的正式定稿经历了长达十年多之久的积累。C++14/17 则是作为对 C++11 的重要补充和优化，所有这些新标准中扩充的特性，给 C++ 这门语言注入了新的活力。
@@ -28,102 +26,7 @@ C++17 则是近三年依赖 C++ 社区一致推进的方向，也指出了**现

 此外，本教程希望读者在阅读本书后，能够努力在新项目中直接使用 C++17，并努力将旧项目逐步迁移到 C++17。也算是笔者为推进现代 C++ 的普及贡献了一些绵薄之力。

-## 目录
-
-> 目录正在向支持 C++17 的内容过度
-
- **第一章 C++11/14/17 简介**
-    + 概述
-    + 被弃用的特性
-    + 与 C 的兼容性
- **第二章 语言可用性的强化**
-    + `nullptr` 与 `constexpr`
-    + 类型推导
-        + `auto`
-        + `decltype`
-        + 尾返回类型、`auto` 与 `decltype` 配合
-
-        <!--+ decltype(auto) (C++14)-->
-
-    + 区间迭代
-        + 基于范围的 for 循环
-    + 初始化列表
-        + `std::initializer_list`
-        + 统一初始化语法
-    + 模板增强
-        + 外部模板
-        + 尖括号 `>` 
-        + 类型别名模板
-        + 变长参数模板
-    + 面向对象增强
-        + 委托构造
-        + 继承构造
-        + 显式虚函数重载
-            + `override`
-            + `final`
-        + 显式禁用默认函数
-    + 强类型枚举
- **第三章 语言运行期的强化**
-    + lambda 表达式
-        + lambda 表达式基础
-            + 值捕获
-            + 引用捕获
-            + 隐式捕获
-            + 表达式捕获
-        + 泛型 lambda
-    + 函数对象包装器
-        + std::function
-        + std::bind/std::placeholder
-    + 右值引用
-        + 左值、右值的纯右值、将亡值、右值
-        + 右值引用和左值引用
-        + 移动语义
-        + 完美转发
- **第四章 对标准库的扩充: 新增容器**
-    + `std::array`
-    + `std::forward_list`
-    + `std::unordered_set`
-    + `std::unordered_map`
-    + `std::tuple`
-        + 基本操作
-        + 运行期索引
-        + 合并与迭代
- **第五章 对标准库的扩充: 智能指针和引用计数**
-    + RAII 与引用计数
-    + `std::shared_ptr`
-    + `std::unique_ptr`
-    + `std::weak_ptr`
- **第六章 对标准库的扩充: 正则表达式库**
-    + 正则表达式简介
-        + 普通字符
-        + 特殊字符
-        + 限定符
-    + `std::regex` 及其相关
-        + `std::regex`
-        + `std::regex_match`
-        + `std::match_results`
- **第七章 对标准库的扩充: 语言级线程支持**
-    + `std::thread`
-    + `std::mutex`
-    + `std::unique_lock`
-    + `std::future`
-    + `std::packaged_task`
-    + `std::condition_variable`
- **第八章 其他杂项**
-    + 新类型
-        + `long long int`
-    + `noexcept` 的修饰和操作
-    + 字面量
-        + 原始字符串字面量
-        + 自定义字面量
- **第九章 扩展主题: C++17 简介**
-    + 主要入选特性
-        + 非类型模板参数的 `auto` 
-        + `std::variant<>`
-        + 结构化绑定(Structured bindings)
-        + 变量声明的强化
-    + 未入选特性
-        + Concepts
+[返回目录](./toc.md) | 上一章 | [下一章](./1-intro.md)

 ## 许可

--- a/book/1-intro.md
+++ b/book/1-intro.md
@@ -1,40 +1,45 @@
-# 第一章 C++11/14/17 简介
+# 第 1 章 迈向 C++11/14/17

-## 一、被弃用的特性
+[TOC]
+
+## 1.1 被弃用的特性

 在学习 C++1x 之前，我们先了解一下从 C++11 开始，被弃用的主要特性：

-> **注意**：弃用不等于废弃，只是用于暗示程序员这些特性将从未来的标准中消失，应该尽量避免使用。但是，已弃用的特性依然是标准库的一部分，并且出于兼容性的考虑，这些特性其实会『永久』保留。
-
- **如果一个类有析构函数，为其生成拷贝构造函数和拷贝赋值运算符的特性被弃用了。**
+> **注意**：弃用并非彻底不能用，只是用于暗示程序员这些特性将从未来的标准中消失，应该尽量避免使用。但是，已弃用的特性依然是标准库的一部分，并且出于兼容性的考虑，大部分特性其实会『永久』保留。

 - **不再允许字符串字面值常量赋值给一个 `char *`。如果需要用字符串字面值常量赋值和初始化一个 `char *`，应该使用 `const char *` 或者 `auto`。**
-
-```cpp
-char *str = "hello world!"; // 将出现弃用警告
-```
+    ```cpp
+    char *str = "hello world!"; // 将出现弃用警告
+    ```

 - **C++98 异常说明、 `unexcepted_handler`、`set_unexpected()` 等相关特性被弃用，应该使用 `noexcept`。**

 - **`auto_ptr` 被弃用，应使用 `unique_ptr`。**

- **`register` 关键字被弃用。**
+- **`register` 关键字被弃用，可以使用但不再具备任何实际含义。**

 - **`bool` 类型的 `++` 操作被弃用。**

- **C 语言风格的类型转换被弃用，应该使用 `static_cast`、`reinterpret_cast`、`const_cast` 来进行类型转换。**
+- **如果一个类有析构函数，为其生成拷贝构造函数和拷贝赋值运算符的特性被弃用了。**
+
+- **C 语言风格的类型转换被弃用（即在变量前使用 `(convert_type)`），应该使用 `static_cast`、`reinterpret_cast`、`const_cast` 来进行类型转换。**
+
+- **特别地，在最新的 C++17 标准中弃用了一些可以使用的 C 标准库，例如 `<ccomplex>`、`<cstdalign>`、`<cstdbool>` 与 `<ctgmath>` 等**
+
+- ……等等

 还有一些其他诸如参数绑定（C++11 提供了 `std::bind` 和 `std::function`）、`export` 等特性也均被弃用。前面提到的这些特性**如果你从未使用或者听说过，也请不要尝试去了解他们，应该向新标准靠拢**，直接学习新特性。毕竟，技术是向前发展的。

-## 二、与 C 的兼容性
+## 1.2 与 C 的兼容性

-出于一些不可抗力、历史原因，我们不得不在 C++ 中使用一些 C 语言代码（甚至古老的 C 语言代码），例如 Linux 系统调用。在 C++11 出现之前，大部分人当谈及 『C 与 C++ 的区别是什么』时，普遍除了回答面向对象的类特性、泛型编程的模板特性外，就没有其他的看法了，甚至直接回答『差不多』，也是大有人在。下面的韦恩图大致上回答了 C 和 C++ 相关的兼容情况：
+出于一些不可抗力、历史原因，我们不得不在 C++ 中使用一些 C 语言代码（甚至古老的 C 语言代码），例如 Linux 系统调用。在 C++1x 出现之前，大部分人当谈及『C 与 C++ 的区别是什么』时，普遍除了回答面向对象的类特性、泛型编程的模板特性外，就没有其他的看法了，甚至直接回答『差不多』，也是大有人在。图 1.2 中的韦恩图大致上回答了 C 和 C++ 相关的兼容情况。

-![](../assets/comparison.png)
+![图 1.2: C 和 C++ 互相兼容情况](../assets/comparison.png)

-从现在开始，你的脑子里应该树立 **『C++ 不是 C 的一个超集』**这个观念（而且从一开始就不是，后面的进一步阅读的参考文献中给出了 C++98 和 C99 之间的区别）。在编写 C++ 时，也应该尽可能的避免使用诸如 `void*` 之类的程序风格。而在不得不使用 C 时，应该注意使用 `extern "C"` 这种特性，将 C 语言的代码与 C++代码进行分离编译，再统一链接这种做法，例如：
+从现在开始，你的脑子里应该树立**『C++ 不是 C 的一个超集』**这个观念（而且从一开始就不是，后面的[进一步阅读的参考文献](#进一步阅读的参考文献)中给出了 C++98 和 C99 之间的区别）。在编写 C++ 时，也应该尽可能的避免使用诸如 `void*` 之类的程序风格。而在不得不使用 C 时，应该注意使用 `extern "C"` 这种特性，将 C 语言的代码与 C++代码进行分离编译，再统一链接这种做法，例如：

-```c
+```cpp
 // foo.h
 #ifdef __cplusplus
 extern "C" {
@@ -48,32 +53,76 @@ int add(int x, int y);

 // foo.c
 int add(int x, int y) {
-reutrn x+y;
+    reutrn x+y;
 }

-// main.cpp
+// 1.1.cpp
 #include "foo.h"
+#include <iostream>
+#include <functional>
+
 int main() {
-add(1, 2);
-return 0;
+    [out = std::ref(std::cout << "Result from C code: " << add(1, 2))](){
+        out.get() << ".\n";
+    }();
+    return 0;
 }
 ```
+
 应先使用 `gcc` 编译 C 语言的代码：

 ```bash
 gcc -c foo.c
 ```
+
 编译出 foo.o 文件，再使用 `g++` 将 C++代码和 `.o` 文件链接起来（或者都编译为 `.o` 再统一链接）：

 ```bash
-g++ main.cpp foo.o -o main
+g++ 1.1.cpp foo.o -std=c++1z -o 1.1
 ```

-## 进一步阅读的参考资料
+当然，你可以可以使用 `Makefile` 来编译上面的代码：

-1. C++ 语言导学. Bjarne Stroustrup
+```makefile
+C = gcc
+CXX = g++
+
+SOURCE_C = foo.c
+OBJECTS_C = foo.o
+
+SOURCE_CXX = 1.1.cpp
+
+TARGET = 1.1
+LDFLAGS_COMMON = -std=c++1z
+
+all:
+	$(C) -c $(SOURCE_C)
+	$(CXX) $(SOURCE_CXX) $(OBJECTS_C) $(LDFLAGS_COMMON) -o $(TARGET)
+clean:
+	rm -rf *.o $(TARGET)
+```
+
+> 注意，Makefile 中的缩进是制表符而不是空格符，如果你直接复制这段代码到你的编辑器中，制表符可能会被自动替换掉，请自行确保在 Makefile 中的缩进是由制表符完成的。
+>
+> 如果你还不知道 Makefile 的使用也没有关系，本教程中不会构建过于复杂的代码，简单的在命令行中使用 `g++ -std=c++1z` 也可以阅读本书。
+
+如果你是首次接触现代 C++，那么你很可能还看不懂上面的那一小段代码，即：
+
+```cpp
+[out = std::ref(std::cout << "Result from C code: " << add(1, 2))](){
+	out.get() << ".\n";
+}();
+```
+
+不必担心，本书的后续章节将为你介绍这一切。
+
+[返回目录](./toc.md) | [上一章](./0-preface.md) | [下一章](./2-usability.md)
+
+## 进一步阅读的参考文献
+
+1. [C++ 语言导学. Bjarne Stroustrup](https://www.amazon.cn/dp/B00WUBYBYS/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1522400738&sr=8-1&keywords=C%2B%2B+%E8%AF%AD%E8%A8%80%E5%AF%BC%E5%AD%A6)
 2. [C++ 历史](http://en.cppreference.com/w/cpp/language/history)
-3. [C++ 1x 特性在 GCC/Clang等编译器中的支持情况](http://en.cppreference.com/w/cpp/compiler_support)
+3. [C++ 1x 特性在 GCC/Clang 等编译器中的支持情况](http://en.cppreference.com/w/cpp/compiler_support)
 4. [C++98 与 C99 之间的区别](http://david.tribble.com/text/cdiffs.htm#C99-vs-CPP98)

 ## 许可
--- a/book/toc.md
+++ b/book/toc.md
@@ -0,0 +1,99 @@
+# 高速上手现代 C++ 11/14/17
+
+> 正在向全面介绍 C++17 特性的内容过度
+
+## 目录
+
+- [序言](./0-preface.md)
+- [**第 1 章 迈向 C++11/14/17**](./1-intro.md)
+    + 1.1 被弃用的特性
+    + 1.2 与 C 的兼容性
+    + 进一步阅读的参考文献
+- **第二章 语言可用性的强化**
+    + `nullptr` 与 `constexpr`
+    + 类型推导
+        + `auto`
+        + `decltype`
+        + 尾返回类型、`auto` 与 `decltype` 配合
+
+        <!--+ decltype(auto) (C++14)-->
+
+    + 区间迭代
+        + 基于范围的 for 循环
+    + 初始化列表
+        + `std::initializer_list`
+        + 统一初始化语法
+    + 模板增强
+        + 外部模板
+        + 尖括号 `>` 
+        + 类型别名模板
+        + 变长参数模板
+    + 面向对象增强
+        + 委托构造
+        + 继承构造
+        + 显式虚函数重载
+            + `override`
+            + `final`
+        + 显式禁用默认函数
+    + 强类型枚举
+- **第三章 语言运行期的强化**
+    + lambda 表达式
+        + lambda 表达式基础
+            + 值捕获
+            + 引用捕获
+            + 隐式捕获
+            + 表达式捕获
+        + 泛型 lambda
+    + 函数对象包装器
+        + std::function
+        + std::bind/std::placeholder
+    + 右值引用
+        + 左值、右值的纯右值、将亡值、右值
+        + 右值引用和左值引用
+        + 移动语义
+        + 完美转发
+- **第四章 对标准库的扩充: 新增容器**
+    + `std::array`
+    + `std::forward_list`
+    + `std::unordered_set`
+    + `std::unordered_map`
+    + `std::tuple`
+        + 基本操作
+        + 运行期索引
+        + 合并与迭代
+- **第五章 对标准库的扩充: 智能指针和引用计数**
+    + RAII 与引用计数
+    + `std::shared_ptr`
+    + `std::unique_ptr`
+    + `std::weak_ptr`
+- **第六章 对标准库的扩充: 正则表达式库**
+    + 正则表达式简介
+        + 普通字符
+        + 特殊字符
+        + 限定符
+    + `std::regex` 及其相关
+        + `std::regex`
+        + `std::regex_match`
+        + `std::match_results`
+- **第七章 对标准库的扩充: 语言级线程支持**
+    + `std::thread`
+    + `std::mutex`
+    + `std::unique_lock`
+    + `std::future`
+    + `std::packaged_task`
+    + `std::condition_variable`
+- **第八章 其他杂项**
+    + 新类型
+        + `long long int`
+    + `noexcept` 的修饰和操作
+    + 字面量
+        + 原始字符串字面量
+        + 自定义字面量
+- **第九章 扩展主题: C++17 简介**
+    + 主要入选特性
+        + 非类型模板参数的 `auto` 
+        + `std::variant<>`
+        + 结构化绑定(Structured bindings)
+        + 变量声明的强化
+    + 未入选特性
+        + Concepts