C++11教程为初学者提供快速入门指南，涵盖C++基础知识回顾、新特性简介，包括自动类型推断、范围基初始化、智能指针与RAII原则、标准容器与算法增强以及并发编程基础，旨在通过学习这些关键特性，帮助编程者编写高效、安全且易于维护的代码。

C++是一种多范式编程语言，拥有面向对象编程、泛型编程、过程式编程等多种特性。接下来，我们简要回顾C++的基础概念，包括变量、数据类型、运算符、控制结构与循环等。

变量与数据类型

在C++中，数据类型定义了变量可以存储的值的类型。基本数据类型如int（整型）、float（浮点型）、double（双精度浮点型）等。在C++11中，还引入了char8_t、char16_t和char32_t用于表示不同的字符集。

#include <iostream>

int main() {
    int a = 10;
    float b = 3.14f;
    double c = 3.14159;
    double d = static_cast<double>(b); // 显式类型转换

    std::cout << "a = " << a << std::endl;
    std::cout << "b = " << b << std::endl;
    std::cout << "c = " << c << std::endl;
    std::cout << "d = " << d << std::endl;

    return 0;
}

控制结构与循环

控制结构如if、else、switch语句用于实现条件判断，而循环如for和while用于重复执行代码块。在C++11中，还提供了do-while循环。

#include <iostream>

int main() {
    int a = 1;
    int b = 0;

    if (a > 0) {
        std::cout << "a is positive." << std::endl;
    } else {
        std::cout << "a is not positive." << std::endl;
    }

    switch (a) {
        case 1:
            std::cout << "Case 1" << std::endl;
            break;
        case 2:
            std::cout << "Case 2" << std::endl;
            break;
        default:
            std::cout << "Default case" << std::endl;
    }

    do {
        b++;
    } while (b < 3);

    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        std::cout << "Looping: " << i << std::endl;
    }

    return 0;
}

C++11引入了许多新特性，改进了语言和库的性能、安全性和易用性。以下是一些关键特性。

引入标准库的增强

C++11增强了标准库，包括集合（如std::unordered_map）、排序算法（如std::sort）和迭代器等。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <unordered_map>

int main() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::sort(v.begin(), v.end());
    std::unordered_map<std::string, int> map = {{"apple", 1}, {"banana", 2}, {"cherry", 3}};

    for (int num : v) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    for (const auto &pair : map) {
        std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;
    }

    return 0;
}

自动类型推断（auto关键字）

C++11引入了auto关键字，用于自动推断变量类型，简化代码并避免类型错误。

#include <iostream>

int main() {
    auto x = 42; // 自动推断为int类型
    std::cout << "x = " << x << std::endl;

    auto y = "Hello"; // 自动推断为std::string类型
    std::cout << "y = " << y << std::endl;

    return 0;
}

常量表达式与模板模板化

C++11支持常量表达式为模板参数，允许在编译时计算模板参数，提高程序的效率和灵活性。

#include <iostream>

template <int N>
struct Constant {
    static const int value = N;
};

int main() {
    std::cout << "Constant 10: " << Constant<10>::value << std::endl;
    std::cout << "Constant 20: " << Constant<20>::value << std::endl;

    return 0;
}

范围基初始化

范围基初始化允许将数组或容器初始化为可读取的范围，提升代码的可读性和简洁性。

#include <iostream>
#include <vector>

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

    for (int num : v) {
        std::cout << num << " ";
    }

    return 0;
}

可变模板参数的使用

可变模板参数允许模板函数或类接收动态数量的参数。

#include <iostream>
#include <vector>

template <typename T, std::size_t... Args>
void printArgs(T arg, std::size_t arg1, std::size_t arg2) {
    std::cout << arg << std::endl;
    std::cout << arg1 << std::endl;
    std::cout << arg2 << std::endl;
}

int main() {
    printArgs("Hello", 1, 2);
    return 0;
}

C++11中的智能指针

智能指针如std::unique_ptr和std::shared_ptr管理资源的生命周期，确保资源在不再使用时被正确释放。

#include <iostream>
#include <memory>

class Resource {
public:
    Resource(int id) : id(id) { std::cout << "Resource created." << std::endl; }
    ~Resource() { std::cout << "Resource destroyed." << std::endl; }
    int getId() const { return id; }

private:
    int id;
};

int main() {
    std::unique_ptr<Resource> ptr(new Resource(42));
    std::shared_ptr<Resource> sharedPtr(new Resource(24));

    return 0;
}

RAII原则应用

RAII（Resource Acquisition Is Initialization）原则提倡在初始化时获得资源，在结束时释放资源。

#include <iostream>
#include <memory>

class Resource {
public:
    Resource() : file("example.txt") {
        std::cout << "Resource created." << std::endl;
    }
    ~Resource() {
        std::cout << "Resource destroyed." << std::endl;
    }

private:
    std::ofstream file;
};

int main() {
    {
        Resource r;
        // 使用资源代码块...
    }

    return 0;
}

标准STL容器扩展

C++11引入了std::optional，用于表示可能不存在的值。

#include <iostream>
#include <optional>

int main() {
    std::optional<int> maybeValue;

    if (maybeValue.has_value()) {
        std::cout << "Value: " << *maybeValue << std::endl;
    } else {
        std::cout << "No value." << std::endl;
    }

    return 0;
}

迭代器和算法的增强

C++11增强了迭代器和算法，提供了更强大的容器访问和操作能力。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

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

    std::sort(v.begin(), v.end());
    std::reverse(v.begin(), v.end());

    for (int num : v) {
        std::cout << num << " ";
    }

    return 0;
}

并发容器与线程基础

C++11提供了并发容器（如std::mutex和std::condition_variable）和线程管理工具，支持多线程编程。

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

std::mutex mtx;

void threadFunction() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
    std::cout << "Thread 1 locked mutex." << std::endl;
}

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

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

    return 0;
}

以上就是C++11的一些关键特性介绍。通过学习这些新特性，你可以编写更加高效、安全和易于维护的代码。希望这份指南能够帮助你快速上手C++11编程。