C++ 11 带来的一些语言新特性——第二部分

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微小但是重要的语法提升

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Move语义和Rvalue-reference

C++11最重要的一个特征就是支持搬迁语义（move semantic）。这项特征更进一步进入了C++主要设计目标内，用于避免非必要拷贝（copy）和临时对象（temporary）。这项新特性十分复杂，这里只进行简明扼要的叙述。考虑以下代码：

void create_and_insert(std::set<X>& coll){X x;				//create an instance of type X......coll.insert(x);		//insert it into the passed collection	
}

这里我们将新对象插入coll中，后者提供一个成员函数可以为传入的元素建立一个内部拷贝(internal copy)：

namespace std{template <typename T,....> class set {public:insert(const T& v);	//copy value of v};
}

这样的行为是有用的，因为集合提供value semantic及安插“临时对象”（temporary object）或“安插后会被使用或被改动的对象”的能力。
上述内容筛选自《C++标准库》第二版原书原句。我作为一个萌新稍微做一下解读，就是使用者应该能选择扔进set的是引用还是一份拷贝，也就是改变内部的值会不会对外部值产生影响。
这样的操作在传入的对象很大的时候尤其有用。比如，你正打算传入一个很大的字符串集。
考虑以下代码：

	X x;coll.insert(x);				//insert copy of x......coll.insert(x+x)			//insert copy of Rvalue......	coll.insert(std::move(x));	//moves (or copies) contains of x into coll

有了声明于的std::move()，x可以被move而不是被copy。然而std::move()本身并不做任何move的行为，它只是将实参转换成一个所谓的Rvalue-reference，那是一种被声明为X&&的类型，这种类型表示这个右值不再被使用，你可以“偷取其中的内容了”。现在我们为set提供一个重载版本，使它可以“偷取”x中的内容：

class X{public:X(const X& lvalue);		//copy constructorX(const X&& rvalue);	//move constructor
}

举个例子，string的move构造函数只是将既有的内部字符数组（existing internal character array）赋予（assign）新对象，而非建立一个新array然后复制所有元素。同样的情况也适用于所有集合class；不再为所有元素建立一份拷贝，只需要将内部内存（internal memory）赋予新对象就行。如果move构造函数不存在，那么copy构造函数就会被用上。
另外，你最好确保销毁对于被“偷走”的对象的引用，比如将指向它们的指针赋值为nullptr。虽然将“move semantic”被调用的对象的内容清除掉严格来讲并非必要，但是不这样做的话会导致这个机制整体失去作用。事实上，C++标准库的class保证了在被调用了一次move之后，对象处于有效但不确定的状态。也就是说，在move之后你可以对它赋新值，但是当前值是不确定的。STL容器则保证了被搬迁内容者，搬移后其值为空。
同样的，对于任何nontrivial class 都该同时提供一个copy assignment 和一个 move assignment操作符：

class X{public:X& operator= (const X& lvalue);		//copy assignment operatorX& operator= (X&& rvalue);			//move assignment operator
}

对于string和集合，上述操作符可以简单交换（swapping）内部内容和资源就好。然而你也应该清除*this的内容，因为这个对象可能持有资源（比如lock），因而最好很快释放它们。再强调一次，move semantic 并不要求你这样做，但是C++标准库容器所提供的这些有着更优质的质量。

Rvalue 和 Lvalue reference 的重载规则

Rvalue 和 Lvalue reference 的重载规则（overloading rule）如下：

如果你只实现 void foo(X&)
而没有实现 void foo(X&&)
那么行为如同C++98：foo可因为Lvalue而不能因Rvalue被调用

如果你只实现 void foo(const X&)
而没有实现 void foo(x&&)
那么行为如同C++98：foo可因Lvalue也可因Rvalue被调用

如果你实现 void foo(X&) 和 void foo(X&&)
或者你实现 void foo(const X&) 和 void foo(X&&)
那么除了可以因Lvalue和Rvalue被调起之外，你还可以分别控制因这两种值而被调起时的行为。
其中“为Rvalue服务”的版本被允许且应该提供move语义，也就是说，它可以偷取实参内部的状态和资源。

如果你只实现了 void foo(X&&)
而没有实现其他方法
那么当你尝试用Lvalue调起它的时候，会产生编译时错误

返回Rvalue Reference

你不需要也不应该move返回值。C++ standard指出，对于以下代码：

X foo(){X x;...return x;
}

保证有下列行为：

• 如果X有一个可以取用的copy或move构造函数，编译器可以选择略去其中的copy版本。这也就是所谓的return value optimization。这个特性甚至在C++11以前就获得了大多数编译器的支持。
• 否则，如果X有一个move构造函数，X就被move。
• 否则，如果X有一个copy构造函数，X就被copy
• 否则，爆出一个编译时错误
  也请注意，如果返回的是一个local nonstatic对象，那么返回其rvalue reference是不对的：

X&& foo()

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新式的字符转字面常量

从C++11起，你可以定义raw string 和 mutibyte/wide-charactor 等字符串字面常量。

raw string literal

Raw String 允许我们定义字符串序列（character sequence），做法是确切写下其内容使之成为一个raw character sequence。于是你可以剩下很多用来装饰特殊字符的escape符号。
Raw String 以R"(开头，以)"结尾"，可以内涵line break。例如一个用来表示“两个反斜线和一个n的寻常字符串常量可以定义为如下：”

"\\\\n"

也可以定义为：

R"(\\n)"

如果要在RawString内写出)"，可使用定义符（delimiter）。因此，一个Raw String的完整语法是：

R"delim(...)delim"

其中delim是一个字符串序列，最多16个基本字符，不可以含反斜线、空格和小括号。
举个例子，下面的raw string literal：

R"nc(a\b\nc()")nc";

等同于以下的寻常字符串常量：

"a\\\n		b\\nc()\"\n"

定义正则表达式（regular expression）时raw string literal特别有用

编码的（encoded）String Literal

只要使用编码前缀（encoding prefix），你就可以为string literal 定义一个指定的字符编码（character encoding）：

• u8定义一个UTF-8编码。UTF-8 string literal以UTF-8编定的某个字符起头，字符类型为 const char。
• u定义一个string literal，带着类型为 char16_t 的字符。
• U定义一个string literal，带着类型为 char32_t 的字符。
• L定义一个wide string literal，带着类型为wchar_t 的字符。

例如：

L"hello"	//defines 'hello' as wchar_t string literal

Raw string 开头的那个R的前面还可以放置一个编码前缀。

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关键字noexcept

C++11提供了关键字noexcept，用于指明某个函数无法——或不打算——抛出异常。例如：

void foo() noexcept;

声明了foo()不打算抛出异常。若有异常未在foo()内被处理——即如果foo抛出异常——程序会被终止，然后std::terminate()被调用并默认调用std::abort()。
noexcept瞄准了empty exception specification（空异常明细）所显现的许多问题。以下引自[N3051:DeprExcSpec]：

• 运行期检验（Runtime checking）：C++异常明细乃是被检验与运行期而非编译期，所以它无法对程序员保证每个异常都被处理。运行期失败的处理（调用std::unexcepted()）为时已晚，无济于事。
• 运行期开销（Runtime overhead）：运行期检验会令编译器产出额外代码并妨碍优化
• 无法用于泛型（Unusable in generic code）：泛型码往往不可能知道哪一类异常可能被“操作template实参”的函数抛出，所以我们无法写出正确的异常明细。

由于noexcept不需要stack unwiding，程序员从今可以表现“绝不抛出”而不需要额外开销。这使C++不再鼓励使用异常明细。
你甚至可以指明在某种条件下函数不抛出异常。例如，对任意类型Type，全局性的swap()通常被定义如下：

void swap(Type& x, Type& y) noexcept(nowxcept(x.swap(y))) {x.swap(y);
}

这里，在noexcept(…)中你可以指定一个Boolean条件，若符合就不抛出异常。换句话说“指明noexcept而不带条件”就是noexcept(true)的简洁版本。
本例的条件是noexcept(x.swap(y))，用到的是noexcept操作符会在“小括号内的表达式不可抛出异常”时产生true。因此这个全局性swap()也就是表明，如果第一实参所调用的成员函数swap()不抛出异常，他就不会抛出异常。
再举一个例子，“接受value pair 为实参”的move assignment操作符声明如下：

pair& operator= (pair&& p)noexcept(is_nothrow_move_assignable<T1>::value &&is_nothrow_move_assignable<T2>::value);

这里用到了 is_nothrow_move_assignable type trait，后来用检查，针对被传入的类型，是否可能存在一个不抛出异常的move assignment操作符。
根据 [N3279:LibNoexcept] 所载，noexcept以下列保守方式被引入程序中：

• 每一个库函数…它们…不可抛出异常且不存在任何未定义行为——例如因先觉日傲剑被打破而造成——应被表示为无条件的noexcept。
• 如果程序库提供的swqp函数，move构造函数或是move assignment操作符…可借由noexcept操作符证明不抛出异常，就应该被表示为带有条件的noexcept。任何其他函数都不该使用带条件的noexcept。
• 程序库的任何析构函数都不该抛出异常。它必须使用隐式供应的（onothrowing）异常明细。
• 程序库函数乳沟被设计用来与C code兼容…可被表示为一个无条件的noexcept。
  注意，noexcept很慎重地不适用于任何带先决条件（若违反会导致不明确行为）的C++函数。因此程序库得以提供一个”安全模式“，在函数被误用时抛出”先决条件违反“异常。