c++ 各版本特性介紹

c++

C++是一種高級編程語言，以其強大的功能、靈活性和高效性而聞名。它是由Bjarne Stroustrup在20世紀80年代初期在貝爾實驗室開發的，作為C語言的一個擴展。C++不僅包含了C語言的所有特性，還引入了面向對象編程（OOP）的概念，包括類、繼承、多態和封裝。

C++的一些關鍵特點：

面向對象編程：C++支持類和對象，允許程序員通過封裝、繼承和多態性來構建復雜的程序。
泛型編程：通過模板，C++支持泛型編程，允許程序員編寫與數據類型無關的代碼。
內存管理：C++提供了手動內存管理的能力，包括指針和動態內存分配。
異常處理：C++支持異常處理機制，允許程序在遇到錯誤時以一種結構化的方式進行恢復。
標準模板庫（STL）：C++的STL提供了一系列的數據結構和算法，如向量（vector）、列表（list）、映射（map）和排序（sort）等。
函數重載：C++允許定義具有相同名稱但參數不同的多個函數。
運算符重載：C++允許程序員為用戶定義的類型重新定義運算符的行為。
多重繼承：C++支持從多個基類繼承，雖然這可能導致復雜的設計問題。
模板：模板是C++的一個強大特性，允許程序員定義可以處理多種數據類型的類和函數。
編譯時多態：通過函數重載和模板，C++支持在編譯時解決多態性。
運行時多態：C++通過虛函數支持運行時多態性。
性能：C++以其高性能而著稱，通常用于需要快速執行和低級別硬件操作的應用程序。
跨平臺：C++可以在多種操作系統和硬件平臺上編譯和運行。

C++廣泛應用于系統軟件、游戲開發、嵌入式系統、實時系統、模擬科學計算、生物信息學、高頻交易等領域。隨著C++標準的不斷更新，C++語言持續發展，引入了現代化的特性，如自動存儲期管理、基于概念的模板編程、并發編程支持等，以適應現代軟件開發的需求。

c++版本演變

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c++各版本主要特點

c++03

值初始化（Value-initialization）：C++03引入了值初始化的概念，這是對對象進行初始化的一種方式，它使用默認值對對象進行初始化。
std::auto_ptr：雖然std::auto_ptr在C++98中已經存在，但C++03對其進行了改進，使其成為標準庫的一部分。
成員模板：C++03對成員模板的支持進行了改進，允許更靈活地使用模板類。
命名空間別名：C++03允許使用namespace別名，使得使用長命名空間更為方便。
類型轉換運算符：C++03明確了static_cast、dynamic_cast、const_cast和reinterpret_cast的使用，這些在C++98中已經被引入，但在C++03中得到了進一步的明確和標準化。
bool類型：C++03繼續支持bool類型，并對其進行了標準化。
異常處理：C++03對異常處理機制進行了標準化，確保了不同平臺上的一致性。
RTTI（運行時類型識別）：C++03繼續支持RTTI機制，并對其進行了標準化。
標準庫的改進：C++03對標準庫進行了一些改進和擴展，提高了庫的健壯性和可用性。
多重繼承：C++03繼續支持多重繼承，并對其進行了標準化。

c++11

自動類型推導（auto）：允許編譯器自動推斷變量類型，簡化了模板編程和迭代器的使用。
基于范圍的for循環（Range-based for loop）：提供了一種新的遍歷容器和數組的方式，使代碼更加簡潔。
統一的初始化（Uniform Initialization）：使用花括號{}進行初始化，提供了一種一致的初始化語法，適用于基本類型、類類型、數組等。
nullptr：引入了一個新的字面量nullptr，用于表示空指針，提高了代碼的類型安全性。
智能指針（Smart Pointers）：如std::unique_ptr、std::shared_ptr和std::weak_ptr，提供了自動內存管理，減少了內存泄漏的風險。
Lambda表達式：允許在代碼中定義匿名函數，簡化了對函數對象的使用，特別是在STL算法中的應用。
右值引用（Right-Value References）：使用&&引入了右值引用，支持移動語義（Move Semantics）和完美轉發（Perfect Forwarding），提高了性能。
變參模板（Variadic Templates）：允許模板接受任意數量的模板參數，提供了更大的靈活性。
類型別名（Type Alias）：使用using關鍵字簡化復雜的類型定義，提高代碼的可讀性。
constexpr函數：允許在編譯時計算某些值，提高了程序的性能。
顯式虛函數重載（override）和final關鍵字：提供了更好的重寫控制和類繼承的終止聲明。
標準庫增強：包括新的線程庫、原子操作、條件變量、std::async、std::future等，為并發編程提供了更好的支持。
正則表達式庫：提供了對正則表達式的支持，使得字符串處理更加強大和靈活。
用戶定義字面量（User-Defined Literals）：允許開發者定義自己的字面量后綴，擴展了語言的表達能力。
強類型枚舉（enum class）：引入了作用域枚舉，提高了枚舉類型的類型安全性。
委托構造函數（Delegating Constructors）：允許一個構造函數調用同一個類中的另一個構造函數，減少了代碼重復。
繼承構造函數：允許派生類直接使用基類的構造函數。
noexcept關鍵字：用于聲明函數不會拋出異常，提高了代碼的異常安全性。
std::move和std::forward：支持移動語義和完美轉發，優化了臨時對象的處理。
靜態斷言（static_assert）：在編譯時進行斷言檢查，確保模板參數和常量表達式的正確性。

c++14

變量模板（Variable Templates）：允許模板定義不僅適用于函數和類，也適用于變量，從而在編譯時提供更多靈活性。
泛型Lambda表達式（Generic Lambdas）：在Lambda表達式中可以使用auto關鍵字來推導參數類型，使得Lambda表達式更加通用。
Lambda表達式的初始化捕獲：允許在Lambda表達式中初始化捕獲的變量，例如 [&capture = expression] {}。
函數返回類型推導（Auto Return Type Deduction）：允許使用auto關鍵字自動推導函數的返回類型，簡化了模板函數的聲明。
二進制字面量（Binary Literals）：支持使用0b前綴表示二進制數值，例如0b1010。
數字分隔符（Digit Separators）：允許在數值字面量中使用單引號’作為分隔符，提高大數值的可讀性，例如1’000’000。
constexpr的增強：放寬了對constexpr函數的限制，允許在其中使用循環和條件語句，使得更多的編譯時計算成為可能。
std::make_unique和std::make_shared：新的標準庫函數，提供了一種安全且方便的方法來創建std::unique_ptr和std::shared_ptr智能指針。
std::shared_timed_mutex和std::shared_lock：引入了新的互斥機制，允許多個線程同時讀取，但在寫入時需要獨占訪問。
std::quote：用于處理字符串轉義的標準庫組件。
[[deprecated]]屬性：允許開發者標記某些函數或類為已棄用，編譯器會在這些實體被使用時發出警告。
[[maybe_unused]]屬性：用于標識可能未使用的變量或實體，以避免編譯器警告。
std::exchange：一個新標準庫函數，用于交換兩個變量的值，并返回交換前的舊值。
統一初始化（Uniform Initialization）：使用花括號{}進行初始化的方式被統一應用于直接初始化、復制初始化和列表初始化。

c++17

結構化綁定（Structured Bindings）：允許從元組、對或類中綁定多個變量，簡化了對復雜結構的訪問。
if-initializer語句：在if語句中允許初始化變量，這使得代碼更加緊湊并且作用域受限。
內聯變量（Inline Variables）：允許在頭文件中直接初始化一些變量，提高了代碼的可維護性。
折疊表達式（Fold Expressions）：允許對參數包使用二元操作符進行折疊計算，簡化了可變參數模板的使用。
類模板參數推導（Class Template Argument Deduction）：允許推導類模板的參數類型，使得模板類的使用更加方便。
constexpr lambda：允許在編譯時執行lambda表達式，擴展了constexpr關鍵字的用途。
namespace嵌套定義：簡化了嵌套namespace的使用，使得代碼更加清晰。
__has_include預處理表達式：提供了一種檢查特定頭文件是否可用的方法。
lambda表達式捕獲*this：允許lambda捕獲對象的副本，而不是對象的引用，這在多線程環境中特別有用。
std::any, std::optional, std::variant：引入了新的標準庫組件，提供了類型安全和更豐富的編程模型。
std::filesystem：提供了一套完整的文件系統操作庫，簡化了文件和目錄的訪問。
std::shared_mutex：引入了讀寫鎖，增加了并發編程的選擇。
并行算法庫：為標準庫算法提供了并行執行的能力，提高了性能。
noexcept成為類型系統的一部分：增強了對異常安全性的控制。
[[nodiscard]]屬性：用于標記函數，指示調用者應該檢查函數的返回值。
maybe_unused屬性：用于標識未使用的變量或實體，以避免編譯器警告。
if constexpr：允許編譯時根據條件包含或排除代碼塊，優化了模板編程。
std::string_view：提供了一種非擁有（non-owning）的字符串視圖，用于避免不必要的字符串拷貝。

c++20

概念（Concepts）：允許在模板編程中定義和檢查類型屬性，使得模板的約束更加清晰和直觀。
協程（Coroutines）：提供了一種異步編程模型，允許編寫非阻塞的、基于生成器的代碼，簡化了異步編程的復雜性。
范圍（Ranges）：提供了一種新的抽象，用于處理容器和迭代器之間的操作，簡化了數據集合的遍歷和處理。
三向比較運算符（<=>）：引入了新的比較運算符，用于比較兩個對象的順序關系，提供了一種統一的比較方法。
auto 作為函數參數類型：C++20 允許在函數聲明中直接使用 auto 作為參數類型，簡化了模板函數的定義。
模塊（Modules）：C++20 引入了模塊，這是一種新的編譯單元，可以提高編譯速度并改善代碼的組織結構。
constexpr 變得更加強大：C++20 放寬了對 constexpr 函數的限制，允許更復雜的編譯時計算。
指定迭代范圍的 for 循環：C++20 引入了指定范圍的 for 循環語法，支持自定義的初始化列表。
特性的枚舉：C++17 支持對枚舉成員進行特性聲明，C++20 在 switch 枚舉使做出了優化，可以通過 using enum 的方式簡化枚舉類型的聲明。
安全的聯合體 std::variant：C++17 引入了 std::variant，提供類型安全的聯合體，C++20 進一步優化了其使用。
概念支持的配置：一些開發環境如 CLion 支持配置 Concepts 特性，以便開發者能夠使用 C++20 的概念進行編程。