C++ 語法再加強：C++0x

目前一般所使用的 C++ 語法標準，實際上大部分應該都是俗稱 C++98 / C++03 的 ISO/IEC 14882:1998、ISO/IEC 14882:2003；其中 C++03 主要是針對 C++98 做部分修正，變化並不大（微軟 VC++ team 的 說法：C++03 只是 C++98 的「Service pack」）。那 C++ 有打算再有追加新功能嗎？實際上，目前也有還在規畫中、沒有正式定案的 C++0x 草案了！（詳細可以參考維基百科上的 C++ / C++0x 的條目）

而隨著新版 GCC（4.4/4.5）和 Visual Studio 2010 的推出，程式開發者也可以開始使用 C++0x 裡的部分新功能了！不過由於實際上 C++0x 是還沒正式定案的標準，所以其實不管是最新的 GCC 或 Visual C++ 2010，也都還沒有能完全支援 C++0x 的全部功能；實際上 C++0x 的規格也還在變動中，像 concepts 就被廢掉了。

Heresy 這一篇，主要會是以 Microsoft Visual C++ 2010 為主，介紹一些新的 C++0x 的語法；而 GCC 不同版本對 C++0x 的支援性，則建議可以參考官方的《C++0x Support in GCC》一文（用 g++ 編譯時需加上「-std=c++0x」這個參數）。

以 Visual C++ 2010 來說，他的新功能可以參考《What’s New in Visual C++ 2010》，而 C++0x  的部分則可以參考 VC++ 的 team blog 的《C++0x Core Language Features In VC10: The Table》一文；整體來說，VC++ 2010 的 C++0x 的新功能主要包括了六部份：

1. auto：《C++0x: auto 和 decltype》[MSDN]

   • 自動根據 initialization expression 來判斷變數的型別，可以用來簡化較複雜的型別的變數的宣告；另外，也可以搭配新的 decltype 和 lambda expression 來做更多的應用。

   • 下面就是一個簡單的範例。在編寫程式的時候，如果直接用「auto」來取代「map<int,list<string>>::iterator」的話，就可以少打不少字。

     map<int,list<string>>::iterator i = m.begin();
     auto i = m.begin();

2. decltype：《C++0x: auto 和 decltype》[MSDN]

   • decltype 是用來指定變數的型別的（Type Specifier），不過他所宣告的變數型別則是根據現有的變數、或是函式來做判斷。而如果搭配 auto 使用的話，可以更方便地編寫 template function。

   • 下方是一個簡單的範例，透過這樣的 decltype 寫法，可以宣告出一個和 a 同型別的變數 b。

     int a;
     decltype( a ) b;

3. Lambda Expressions：《C++0x：Lambda expression》[MSDN]

   • Lambda expression 基本上算是「匿名函式 (anonymous function)」，他可以快速地建立一個沒有名稱的 function object，避免掉 function object 要定義出一個 class / struct 的繁瑣工作。

   • 他的語法可以參考《Lambda Expression Syntax》一文，而他比較基本的形式大致會是像下方的樣子；他傳入的參數是一個 int、而回傳值的型別（-> int）也是 int：

     [] ( int x ) -> int
     {
       return x * x;
     }

   • 下方是一個在使用 for_each() 時，使用 lambda expression 和 function object 的對照；在這種情況下使用 lambda expression 的話，程式碼可以簡化許多（不用定義出 LambdaFunctor 這個 class）：

     • 使用 function object

       class LambdaFunctor
       {
       public:
         void operator()(int n) const {
           cout << n << " ";
         }
       };
        
       int main() {
         vector<int> v;
         for( int i = 0; i < 10; ++i )
           v.push_back(i);
         for_each( v.begin(), v.end(), LambdaFunctor() );
         cout << endl;
       }

     • 使用 lambda expression

       int main() {
         vector<int> v;
         for (int i = 0; i < 10; ++i)
           v.push_back(i);
         for_each(v.begin(), v.end(), [](int n) { cout << n << " "; });
         cout << endl;
       }

4. Rvalue Reference：[MSDN]

   • 這部分主要要先搞清楚 C++ 裡的 Lvalues (left value) 和 Rvalues (right value) 的意義了。而 RValue reference 主要則是可以用來實作所謂的「move semantics」和「perfect forwarding」了～

5. static_assert：《C++0x：static_assert 和 nullptr》[MSDN]

   • 這個功能可以讓編譯器在編譯時取做一些條件判斷，並且讓編譯失敗、並且顯示自定義的錯誤訊息。

   • 下面是一個簡單的範例：

     static_assert( sizeof(void *) == 4, "64bit is not supported.");

6. nullptr：《C++0x：static_assert 和 nullptr》[MSDN]

   • nullptr 是一個新的關鍵字，用來代表 NULL 指標的值；而本來在 C++03 / C99 裡，這個角色是由 0 來做的（NULL 實際上是 define 成 0 的 macro），但是這樣的缺點是無法區分 0 和 NULL 指標，在有的時後會產生 overloaded function 無法判斷的問題。所以在 C++0x 裡另外定義了 nullptr，來和 0 做區隔。

而這邊只是先針對這些新的功能做一些簡單的介紹，之後會在針對一些功能，做更完整的介紹。

另外，《Visual Studio 2010 Released》一文有大致條列出 Visual Studio 2010 的新功能，對於 Visual Studio 2010 的其他部分有興趣的，建議可以參考看看。

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參考資料：

• 《State of C++ Evolution (Post San Francisco 2008)》
• 《Exploring New C++ and MFC Features in Visual Studio 2010》
• Visual C++ Team Blog
  • 《Lambdas, auto, and static_assert: C++0x Features in VC10, Part 1》
  • 《Rvalue References: C++0x Features in VC10, Part 2》
  • 《decltype: C++0x Features in VC10, Part 3》

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