C++11新特性教程深入探索了C++语言在2011年的重大更新，全面介绍了包括初始化列表简化语法、可变参数模板、自动类型推断与nullptr、并发编程与原子操作、声明式编程与资源管理、迭代器接口的简化与性能改进、输入输出流增强以及模板元编程概览等关键新特性，并通过实际代码示例展示了如何在现代C++项目中应用这些特性，以提升代码效率、安全性和可读性。

初始化列表通过在类定义中直接为成员变量指定初始值，为对象的初始化提供了一种更简洁且高效的方法。这种语法在构造函数中被广泛使用，可以避免在构造函数体中编写重复代码。

示例代码

#include <iostream>

class MyClass {
public:
    int a;
    double b;

    MyClass(int aVal, double bVal) : a(aVal), b(bVal) {
        std::cout << "使用初始化列表构造函数" << std::endl;
    }
};

int main() {
    MyClass obj(10, 20.5);
    return 0;
}

C++11引入了可变参数模板（variadic templates），这是一种强大的模板语法，允许模板参数的数量不确定。使用可变参数模板可以创建通用的模板函数和类，用于处理不同数量的相同类型参数。

示例代码

#include <iostream>

template <typename T, int... Args>
void printVariadic(T value, Args... args) {
    std::cout << value << " ";
    if (sizeof...(args) > 0)
        printVariadic(args...);
}

int main() {
    printVariadic(1, 2, 3, 4, 5);
    return 0;
}

C++11引入了自动类型推断，允许编译器根据上下文推断变量类型，使得代码更加简洁。此外，nullptr作为对NULL的替代，提供了一种更安全的方式来表示空指针，避免了编译期类型不匹配的警告。

示例代码

#include <iostream>

int main() {
    int x = 10;
    float y = 20.5f;
    std::cout << "x: " << x << ", y: " << y << std::endl;
    return 0;
}

// 使用nullptr代替NULL
void function(int* ptr) {
    if (ptr == nullptr) {
        // 处理空指针
    }
}

C++11提供了原子操作（atomic operations），在多线程环境中确保数据的一致性和安全性。此外，内置的锁机制如std::mutex为并发编程提供了强大的支持。

示例代码

#include <iostream>
#include <atomic>
#include <thread>

std::atomic_int counter(0);

void incrementCounter() {
    for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
        ++counter;
    }
}

int main() {
    std::thread t1(incrementCounter);
    std::thread t2(incrementCounter);

    t1.join();
    t2.join();

    std::cout << "Counter value: " << counter << std::endl;
    return 0;
}

C++11增加了对声明式编程的支持，通过自动类型推断，开发者可以写出更加简洁、易于理解的代码。此外，标准库中提供了更丰富的类型系统，如std::enable_if等，使代码更加灵活。

示例代码

#include <iostream>
#include <type_traits>

template<typename T>
void logIfIsInt(T t) {
    if constexpr (std::is_integral<T>::value) {
        std::cout << "整型变量: " << t << std::endl;
    }
}

int main() {
    logIfIsInt(10);   // 输出: 整型变量: 10
    logIfIsInt(3.14); // 无输出
    return 0;
}

高性能编程与资源管理

C++11引入了智能指针，如std::unique_ptr和std::shared_ptr，简化了内存管理，避免了内存泄漏和悬垂指针等常见问题，提高了程序的健壮性和安全性。

示例代码

#include <iostream>
#include <memory>

class MyClass {
public:
    void print() {
        std::cout << "MyClass instance" << std::endl;
    }
};

int main() {
    std::unique_ptr<MyClass> uniquePtr(new MyClass());
    uniquePtr->print(); // 输出: MyClass instance

    return 0;
}

迭代器接口的简化与性能改进

C++11对容器（如std::vector、std::list、std::map等）进行了一系列改进，包括对迭代器接口的简化和性能优化。std::unique_ptr和std::shared_ptr的引入提供了更安全的内存管理机制。

示例代码

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    for (int i : vec) {
        std::cout << i << " ";
    }

    return 0;
}

输入输出流的增强

C++11对输入/输出流进行了改进，包括格式化输出和输入流的增强，使得数据的读写过程更加灵活和高效。

示例代码

#include <iostream>
#include <iomanip>

int main() {
    std::cout << std::fixed << std::setprecision(2) << 3.14159 << std::endl;
    return 0;
}

模板元编程概览

模板元编程是一种在编译时生成代码的技术，C++11进一步增强了模板元编程的功能。通过使用模板模板参数（metaparameters）和模板元函数，开发者可以创建更灵活和强大的模板代码，实现编译时的计算和数据结构的生成。

示例代码

#include <iostream>

template<typename T>
struct SizeOf {
    static const std::size_t value = sizeof(T);
};

template<typename T>
struct IsIntegral {
    static const bool value = std::is_integral<T>::value;
};

int main() {
    using Size = SizeOf<int>::value;
    using IsInt = IsIntegral<int>::value;

    std::cout << "int size: " << Size << ", is_integral: " << IsInt << std::endl;
    return 0;
}

实际应用案例

假设我们正在开发一个简单的日志系统，目的是在不同线程中记录日志信息。以下是使用C++11特性实现的简化版本：

示例代码

#include <iostream>
#include <atomic>
#include <thread>
#include <mutex>

std::atomic_int logCount(1);

void logMessage(const std::string& message) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(logMutex);
    std::cout << "日志编号 " << logCount << ": " << message << std::endl;
    ++logCount;
}

int main() {
    std::vector<std::thread> threads;
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        threads.emplace_back(logMessage, "日志 " + std::to_string(i));
    }

    for (auto& t : threads) {
        t.join();
    }

    return 0;
}

通过比较C++11代码与C++03代码在性能和易读性上的差异，你能直观地感受到C++11新特性带来的好处，例如更简洁的初始化语法、自动类型推断、更好的内存管理以及对并发和性能的优化。这些特性不仅提高了开发效率，还增强了代码的健壮性和可维护性，从而在实际项目开发中发挥着重要作用。