C++11标准详解：多线程与内存模型

"C++11标准" C++11是C++编程语言的一个重大更新，引入了许多新特性、改进和优化，旨在提升效率、可读性以及并发处理能力。N3242是该标准的一个早期草案，包含了对C++语言规范的详细描述。 1. **一般** - **范围**：C++11标准覆盖了编程语言的各个方面，包括语法、类型系统、内存模型、对象模型、程序执行等。 - **实施合规性**：标准明确了实现C++11时应遵循的规定，以确保不同平台上的兼容性和一致性。 2. **词汇约定** - **翻译阶段**：解释了源代码从输入到最终机器码的处理过程，包括字符集、三字符序列、预处理令牌等。 - **字符集**：规定了C++支持的字符集合，包括基本拉丁字母、数字、标点符号等。 - **关键字和标识符**：新增了一些关键字，并定义了标识符的规则，如何区分标识符与关键字。 3. **类型系统** - **类型推断（Type Inference）**：引入了`auto`关键字，允许编译器自动推断变量的类型，提高了代码的简洁性。 - **右值引用（Rvalue References）**：用于实现移动语义（Move Semantics），提高了资源管理的效率，特别是对于大对象和复杂数据结构。 4. **内存模型和对象模型** - **C++内存模型**：详细描述了内存的组织和访问方式，为多线程编程提供了基础。 - **C++对象模型**：定义了对象的生命周期、构造和销毁过程，以及静态和动态存储。 5. **程序执行** - **并发编程**：C++11引入了多线程支持，包括`std::thread`、`std::mutex`、`std::future`等工具，使得在C++中编写并发程序变得更加容易和安全。 - **数据竞争（Data Races）**：标准对数据竞争进行了定义，帮助开发者避免潜在的并发问题。 6. **模板** - **模板元编程（Template Metaprogramming）**：增强了模板的功能，可以进行编译时计算，如`std::enable_if`和`std::integral_constant`等。 - **变长模板参数（Variadic Templates）**：允许模板接受任意数量的参数，如`std::tuple`和`std::initializer_list`。 7. **函数** - **lambda表达式**：增加了匿名函数的能力，使得函数对象可以更简洁地定义和使用。 - **默认参数和右箭头**：允许函数参数有默认值，并改进了成员函数声明的语法。 8. **容器和算法** - **容器增强**：如`std::array`、`std::unordered_map`等，提供更丰富的数据结构选择。 - **算法改进**：添加了一些新的算法，如`std::move`、`std::forward`等，提高了算法的效率。 9. **异常处理** - **强类型异常保证（Strong Exception Guarantee）**：鼓励使用异常安全的编程实践，保证在异常发生时程序状态的正确性。 10. **其他特性** - **统一初始化**：简化了对象的初始化方式，如使用花括号初始化列表。 - **静态断言（Static_assert）**：允许在编译时检查条件，提高了代码的健壮性。 C++11标准的发布极大地扩展了C++的功能，使其成为一个更加现代、高效且易于使用的编程语言。这些改进不仅提高了开发者的生产力，还为现代软件工程提供了强大的工具和概念。