1.类型推导

C11引入了auto和decltype这两个关键字实现类型推导，可以获取复杂类型。

1.1 auto

1.1.1 auto的基本使用

auto为类型指示符 auto定义的变量，可以根绝初始化的值，在编译时推导出变量名的类型。

int main()
{
auto x = 5; //ok x是int类型
auto pi = new auto(1); //ok pi是int *型
const auto *p = &x,u=6; //ok p是const int *型，u是const int型
static auto dx = 3.4; //ok dx是double类型
}

使用auto必须给定初始化值，如果没有给定无法推导出类型：
auto s；// error 没有初始化值 无法推导出s的类型。

C11中auto不再表示存储类型指示符：
auto int b；//error C11中auto不再表示存储类型指示符。
此处u必须给定一个初始值才可以 编译通过,不然会报错。

当我们给定u与x的类型不同的值时也会报错，是因为这时候产生了二异性。

从上面的这些例子看出，auto并不是一个实际的类型声明。
使用auto声明的变量必须要有初始化值，才可以让编译器推断出它的实际类型，在编译的时候将auto替换为真正的数据类型。

1.1.2 auto的推导规则

auto可以与指针，引用结合使用，还可以有cv限定符。
int main()
{
int x =0;
auto *ip = &x; // ok ip ->int*，auto被推导为int
auto xp = &x; // ok xp -> int*, auto被推导为int*
auto &c = x; // ok c -> int &，auto被推导为int
auto d = x; // ok d -> int , auto被推导为int
const auto e = x; // ok e ->const int;
auto f = e; // ok f -> int;
const auto &g = x; // ok g -> const int &
auto & h = g; // ok h -> const int &
}

1. auto在编译时被替换为int，因此a和c分别被推导为int*和int&。
2. xp的推导结果说明，当auto不声明为指针，也可以推导出指针类型。
3. d的推导结果说明当表达式是一个引用类型时,auto 会把引用类型抛弃，直接推导成原始类型int。
4. e的推导结果说明，const auto会在编译时被替换为const int。
5. f的推导结果说明，当表达式带有const(实际上volatile也会得到同样的结果)属性时,auto 会把const属性抛弃掉，推导成non-const类型int。
6. g、h的推导说明，当auto和引用(换成指针在这里也将得到同样的结果)结合时,auto的推导将保留表达式的const属性。

当不声明为指针或引用时，auto的推导结果和初始化表达式抛弃引用和cv限定符后类型一致。
当声明为指针或引用时，auto的推导结果将保持初始化表达式的cv属性。

1.1.3 auto的限制

1. auto无法定义数组

#include <iostream>

int main() {
    
 auto i = 5;

 int arr[10] = {
    0};
 auto auto_arr = arr;
 auto auto_arr2[10] = arr;

 return 0;
}

代码测试：

2. 不能用于非静态成员变量

struct ABC
{
    
	auto value = 0; //error 不能用于非静态成员变量
};

代码测试：

3. 不能用于函数参数

auto 不能用于函数传参，因此下面的做法是无法通过编译的（考虑重载的问题，我们应该使用模板）：

int add(auto x, auto y);

1.2 decltype

decltype是用来在编译时推导出一个表达式的类型。
它的用法和 sizeof 很相似：

decltype(表达式)

类似于sizeof，decltype的推导过程是在编译期完成的，编译器分析表达式并得到它的类型，却不实际计算表达式的值。

	auto x = 10;   //x=int 
	decltype(x)y;  //y=int 
	decltype(x + y) z;//z=int

代码测试：

不去调动Add 只是计算表达式判断类型

#include <iostream>

int Add(int a,int b)
{
    
	printf("add\n");
	return 0;
}
int main() 
{
    
	auto x = 10;   //x=int 
	decltype(x)y;  //y=int 
	decltype(x + y) z;//z=int
	decltype(Add(1, 2)) c;
}

代码测试：

2.nullptr-指针空值

当我们初始化一个指针时是将其指向一个""空"的位置，大部分情况下我们使用的都是0或NULL。因此在大多数的代码中，我们常常能看见指针初始化的语法如下:

int *p = 0;
int *p = NULL;

通过上面对空指针的定义，我们不难看出NULL可能被定义为字面常量0，或者是定义为无类型指针(void *) 0常量。
我们在使用空值的指针时，都不可避免地会遇到一些麻烦：

void fun(char *)
{
    
	printf("ca11 fun(char *)n") ;
}
void fun(int i)
{
    
	printf(" ca11 fun(int i)n");
)
int main()
{
    
	fun(O);
	fun(NULL);//期望调用
	fun(char*);
}

这里我们期望调用的函数并没有被调用，这个问题是由于0的二义性。

为了解决上述问题，就在C11中引入了nullptr。

C11标准中，将nullptr定义为一个指针空值的常量。
当使用nullptr后：

void fun(char *)
{
    
	printf("ca11 fun(char *)n") ;
}
void fun(int i)
{
    
	printf(" ca11 fun(int i)n");
)
int main()
{
    
	fun(nullptr);
	fun(0);
	return 0;
}

这里运行结果，就符合用户的期望。

所以，以后书写代码的时候如果遇到NULL，我们就可以将NULL替换为nullptr。

nullptr与nullptr_t：

nullptr_t在C11中被定义为指针空值类型。 我们可以通过nullptr_t来声明一个指针空值类型的变量。

在使用的时候对于nullptr_r，我们需要#include，而nullptr不需要，直接使用即可。所以我们也可以认为nullptr是关键字，而nullptr_r是推导而来的。

注意：

1、nullptr 是C11新引入的关键字，是一个所谓"指针空值类型"的常量，
在C++程序中直接使用。
2、在C11中，sizeof(nullptr)与sizeof(void*)0)所占的字节数相同都为4或8**（对应32位和64位)。
3、为了提高代码的健壮性，在后续表示指针空值时建议最好使用nullptr。

3.基于范围的for循环

在C98中，不同的容器和数组，遍历的方法不尽相同，写法不统一，也不够简洁。C++11引入了基于范围的迭代写法，我们拥有了能够写出像 Python 一样简洁的循环语句。
C11基于范围的for循环以统一、简洁的方式来遍历容器和数组，用起来更方便。

首先明确什么是容器：能够容纳其他元素的元素或者容纳其他对象的对象。

基于范围的for循环一般格式：

for(ElemType val: array)
{
…//statement 循环体
}

ElemType:是范围变量的数据类型。
它必须与数组(容器)元素的数据类型一样，或者是数组元素可以自动转换过来的类型。

val :是范围变量的名称。
该变量将在循环迭代期间依次接收数组中的元素值。在迭代期间，接收的是本次迭代次数的元素值。

array:是要让该循环进行处理的数组（容器)的名称。该循环将对数组中的每个元素迭代一次。

statement:是在每次循环迭代期间要执行的语句。

我们以最常用的 std::vector 遍历说明。
未使用基于范围的for循环，代码如下：

std::vector<int> arr(5, 100);
for(std::vector<int>::iterator i = arr.begin(); i != arr.end(); ++i) 
{
    
    std::cout << *i << std::endl;
}

使用基于范围的for循环后，代码如下：

// & 启用了引用
for(auto &i : arr) {
        
    std::cout << i << std::endl;
}

由上述例子我们可以明确观察到，使用基于范围的for循环后会变得简单明了。
并且我们需要记住，基于范围的for一定是一个集合。

4.typedef与using

4.1typedef的语法和使用场景

typedef是C/C++语言中保留的关键字，用来定义一种数据类型的别名。需要注意的是typedef并没有创建新的类型，只是指定了一个类型的别名而已。

typedef定义的类型的作用域只在该语句的作用域之内， 也就是说如果typedef定义在一个函数体内，那么它的作用域就是这个函数。

typedef经常使用的场景包括以下几种：

1. 指定一个简单的别名，避免了书写过长的类型名称。
2. 实现一种定长的类型，在跨平台编程的时候尤其重要。
3. 使用一种方便阅读的单词来作为别名，方便阅读代码。

4.2 using的语法与使用场景

C++11 中扩展了using的使用场景（C++11之前using主要用来引入命名空间名字 如：using namespace std；），可以使用using定义类型的别名：

使用语法如下：

using 别名 = xxx(类型）;

using声明别名的顺序和typedef是正好相反：typedef首先是类型，接着是别名，而using使用别名作为左侧的参数，之后才是右侧的类型，例如上面的类型定义：

    typedef int points;
    using points = int; //等价的写法

定义诸如函数指针等类型时，使用using的方式更加自然和易读：

typedef void (*FP) (int, const std::string&);
using FP = void (*) (int, const std::string&); //等价的using别名

using可以在模板别名中使用，但是typedef不可以

template <typename T>
using Vec = MyVector<T, MyAlloc<T>>;

// usage
Vec<int> vec;

归根到底就是一句话，在C++11中，请使用using，而非typedef，它可以完成typedef能完成的，并且可以做的更多。

5.新增容器

5.1 std::array

std::array 保存在栈内存中，相比堆内存中的 std::vector，我们能够灵活的访问这里面的元素，从而获得更高的性能。

std::array 会在编译时创建一个固定大小的数组，std::array 不能够被隐式的转换成指针，使用 std::array只需指定其类型和大小即可：

std::array<int, 4> arr= {
    1,2,3,4};
int len = 4;
std::array<int, len> arr = {
    1,2,3,4}; //error 数组大小参数必须是常量表达式

当我们开始用上了 std::array 时，可能要将其兼容 C 风格的接口，这里有三种做法：

void foo(int *p, int len)
{
    
    return;
}

std::array<int 4> arr = {
    1,2,3,4};

// C 风格接口传参
// foo(arr, arr.size());        // error, 无法隐式转换
foo(&arr[0], arr.size());
foo(arr.data(), arr.size());

// 使用 `std::sort`
std::sort(arr.begin(), arr.end());

5.2 std::forward_list

std::forward_list 是一个列表容器，使用方法和 std::list 基本类似。
和 std::list 的双向链表的实现不同，std::forward_list 使用单向链表进行实现，提供了 O(1) 复杂度的元素插入，不支持快速随机访问（这也是链表的特点），也是标准库容器中唯一一个不提供 size() 方法的容器。当不需要双向迭代时，具有比 std::list 更高的空间利用率。

5.3 无序容器

C++11 引入了两组无序容器：

std::unordered_map/std::unordered_multimap 
std::unordered_set/std::unordered_multiset。

无序容器中的元素是不进行排序的，内部通过 Hash 表实现，插入和搜索元素的平均复杂度为 O(constant)。

5.4 元组 std::tuple

元组的使用有三个核心的函数：

1. std::make_tuple: 构造元组
2. std::get: 获得元组某个位置的值
3. std::tie: 元组拆包

#include <tuple>
#include <iostream>

auto get_student(int id)
{
    
    // 返回类型被推断为 std::tuple<double, char, std::string>
    if (id == 0)
        return std::make_tuple(3.8, 'A', "张三");
    if (id == 1)
        return std::make_tuple(2.9, 'C', "李四");
    if (id == 2)
        return std::make_tuple(1.7, 'D', "王五");
    return std::make_tuple(0.0, 'D', "null");   
    // 如果只写 0 会出现推断错误, 编译失败
}

int main()
{
    
    auto student = get_student(0);
    std::cout << "ID: 0, "
    << "GPA: " << std::get<0>(student) << ", "
    << "成绩: " << std::get<1>(student) << ", "
    << "姓名: " << std::get<2>(student) << '\n';

    double gpa;
    char grade;
    std::string name;

    // 元组进行拆包
    std::tie(gpa, grade, name) = get_student(1);
    std::cout << "ID: 1, "
    << "GPA: " << gpa << ", "
    << "成绩: " << grade << ", "
    << "姓名: " << name << '\n';
}

合并两个元组，可以通过 std::tuple_cat 来实现。

auto new_tuple = std::tuple_cat(get_student(1), std::move(t));

参考链接： C11新特性