C++变化很大！得重学这门语言了

key takeaways：
c++ 依然非常重要，而且将会永远如此。
有许多资源可以帮助我们学习现代 c++，包括 godbolt 的编译器探索器、isocpp 和 cppreference。
c++ 可以比以前更加简单。除了便利性相关的增强外，潜在的性能改善也是 c++11 和后续标准的驱动力之一。
我们通过填充一个 vector 并输出其内容进行练习。我们通过在 vector 上使用算法、range 和 lambda，以便于寻找具有特定属性的元素，实现进一步的练习。
c++ 是一门古老但不断演进的语言。你几乎可以使用它来做任何事情，而且可以在很多地方找到它的身影。实际上，c++ 的发明者 bjarne stroustrup 将其描述为一切事物的隐形基础。有时，它可以深入到另外一门语言的库中，因为 c++ 可以用于性能关键的路径中。它可以在小型的嵌入式系统中运行，也可以为视频游戏提供动力。你的浏览器可能正在使用它。c++ 几乎无处不在！
c++ 为何如此重要
迄今为止，c++ 已经存在了很长的时间，但是其变化也是非常大的，尤其是 2011 年之后。当时，推出了一个名为 c++11 的新标准，标志着一个频繁更新的时代正式开启。如果你从 c++11 就没有使用过 c++，那么你有很多东西需要补习，这要从哪里开始呢？
该语言是需要编译的，面向特定的架构，如 pc、大型机、嵌入式设备、定制硬件，或者你想到的其他东西。如果你需要代码在不同类型的机器上运行，那需要重新编译它。这有缺点也有优点。不同的配置会带来更多的维护工作，但编译到特定架构能够让你“因地制宜（down to the metal）”，从而获得速度方面的优势。
不管你的目标是哪种平台，均需要一个编译器。你还需要一个编辑器或集成开发环境（ide）来编写 c++ 代码。isocpp 给出了一个资源清单，包括 c++ 编译器。gnu 编译器集（gnu compiler collection，gcc）、clang 和 visual studio 均有免费版本。你甚至可以使用 matt godbolt 的编译器探索器，在浏览器上尝试基于各种编译器的代码。编译器可能支持不同版本的 c++，所以必须在编译器标记中说明你所需要的版本，例如 g++ 的 -std=c++23 或 visual studio 的 /std:c++latest。isocpp 网站上有一个 faq 区域，概述了最近的一些变化，包括 c++11 和 c++14，以及整体的概览。另外，还有多本关于 c++ 最近版本的图书。
使用 vector 快速了解 c++11
如果你已经被落下了，那么大量的资源可能会让你不知所措。但是，我们可以通过一个小例子来理解一些基础知识。停下来，亲自动手试一试往往是最好的学习方法。因此，我们从简单基础的东西开始吧！
一个很有用（且简单）的起点是不太起眼的 vector，它位于 std 命名空间的 vector 头文件中。cppreference 提供了一个概述，告诉我们 vector 是一个序列容器，封装了动态大小的数组。因此，vector 包含了一个连续的元素序列，我们可以根据需要调整 vector 的大小。vector 本身是一个类模板，因此它需要一个类型，例如 std::vector。我们可以使用 push_back 将一个条目添加到 vector 的尾部。c++11 引入了一个名为 emplace_back 的新方法，该方法取值来构造一个新的条目。对于 int，代码看上去是一样的：
std::vector numbers;numbers.push_back(1);numbers.emplace_back(1); 如果我们有比 int 更复杂的东西，那么就可能在 emplace 版本中获得性能方面的收益，因为 emplace 版本可以就地构造条目，从而避免对其进行复制。
c++11 引入了 r-value 引用和移动语义（move semantics）来避免不必要的复制。潜在的性能改善是 c++11 的驱动力之一，后续的版本都是在此基础上进行的。为了解释什么是 r-value 引用，我们可以考虑前面样例中的 push_back 方法。它有两个重载形式，其中一个会接受一个常量引用，即 const t& 值，另外一个接受一个 r-value 引用，即 t&& 值。第二个版本会将元素移动到 vector 中，这可以避免复制临时对象。与之类似，emplace_back 的签名通过 r-value 引用来获取参数，args&&…，同样允许移动参数而无需复制。移动语义是一个很大的话题，我们只是接触到了它的皮毛。如果你想了解更多详情的话，thomas becker 在 2013 年撰写了一篇很好的文章，介绍了它的细节。
我们创建一个 vector 并在其中放置几个条目，然后使用来自 iostream 头文件的 std::cout 展示其内容。我们使用流插入操作符<<来显示这些元素。我们基于 vector 的 size 编写一个 for 循环，并使用操作符 [] 来访问每个元素：
#include #include void warm_up(){ std::vector numbers; numbers.push_back(1); numbers.emplace_back(1); for(int i=0; i类模板参数推断
让我们做一些更有意思的事情，并学习一下现代的 c++。我们构建几个数字三角，会发现它们之间存在一个模式。数字三角的值是 1，3，6，10……它们分别由 1，1+2，1+2+3，1+2+3+4，……相加而成。如果我们这些斯诺克球架起来，就可以组成一个三角形，它也因此得名：
如果再增加一排，我们就会再增加六个斯诺克球。再加一排就会增加七个，以此类推。
为了得到数字 1，2，3 等，我们可以构建一个充满 1 的 vector，然后将这些数字相加。我们可以直接创建一个 vector，比如 18 个 1，而不必再增加另一个循环。我们说明想要多少个元素，然后再指明它的值：
std::vector numbers(18, 1); 注意我们不需要再声明了。因为从 c++17 开始，类模板参数推断（ctad）就已经实现了。编译器可以推断出我们指的是 int，因为我们要求的值是 1，这是一个 int。如果我们需要显示 vector，那么可以使用基于 range 的 for 循环。此时，我们不必使用基于 vector 索引的传统 for 循环，而是声明一个类型，甚至可以使用新的关键字 auto，告诉编译器判断类型，然后是冒号和容器：
for (auto i : numbers) { std::cout << i << ' '; } std::cout << ''; ctad 和基于 range 的 for 循环是 c++11以来引入的一些便利特性。
range
有了由“1”组成的 vector，我们就可以包含numeric头文件，并使用部分的和来填充一个新的 vector，如 1，1+1，1+1+1……，这样就有了 1，2，3……我们需要声明新 vector 的类型，因为这里要从一个空的 vector 开始，如果没有任何值可供使用，那么编译器将无法推断其类型。partial_sum 需要开头和结尾的数字，最后我们需要使用 back_inserter，这样目标 vector 会根据需要增长：
#include … std::vector numbers(18, 1); std::vector sums; std::partial_sum(numbers.begin(), numbers.end(), std::back_inserter(sums)); 这样我们就得到了 1 到 18 的数字，均包含边界值。我们已经完成了数字三角的部分工作，但是 c++ 现在可以让我们的代码更加简洁。c++11 引入了‍iota‍ 函数，也位于 numeric 头文件中，它能够用不断增加的值填充一个容器：
std::vector sums(18);std::iota(sums.begin(), sums.end(), 1); 实际上，c++23引入了一个range版本，它会为我们找到对应的begin和end：
std::iota(sums, 1); c++23 还没有得到广泛的支持，所以可能需要等到你的编译器提供 range 版本。numeric 和 algorithm 头文件中的很多算法都有两个版本，其中一个需要一对输入迭代器（即 first and last），另一个则是 range 版本，只需要接受容器即可。ranges 重载正在逐渐添加到标准 c++ 中。ranges 提供的功能远远超过我们这里避免声明两个迭代器的场景。我们可以过滤和转换输出，将这些东西连接在一起，并使用视图来避免复制数据。ranges 支持惰性计算，所以视图的内容会在需要的时候才评估计算出来。ivan čukić的 functional programming in c++ 一书在这方面提供了更多的细节（书中还包含更多的内容）。
我们需要做的最后一件事就是形成数字三角。查看 vector 的部分和：
std::partial_sum(sums.begin(), sums.end(), sums.begin()); 我们已经得到了想要的数字三角，即 1，3，6，10，15……171。
我们注意到，有些算法有 ranges 版本，那我们可以尝试一个。前两个三角数字是 1 和 3 是奇数，然后是两个偶数 6 和 10。这个模式是不是可持续的呢？如果我们对 vector 进行转换，用点号“.”来标记奇数，用星号“*”来标记偶数，就能看出最终结果。我们可以声明一个新的 vector 来存放转换结果。对于每个数字，仅需要一个字符，所以我们需要一个 char 类型的 vector：
std::vector odd_or_even. 我们可以编写一个简短的函数，它会获取一个 int 并返回对应的字符：
char flag_odd_or_even(int i){ return i % 2 ? '.' : '*';} 如果 i % 2 的值不为零，这就是一个奇数，所以我们返回.，否则，返回 *。我们可以在来自 algorithm 头文件的 transform 函数中使用这个自己的函数。最初的版本需要一对输入迭代器（first 和 last）、一个输出迭代器和一个一元函数（unary function），该函数会接受一个输入，就像我们的 flag_odd_or_even 函数这样。c++20 引入了一个 ranges 版本，它能够接受一个输入源，而不是一对迭代器，另外还需要一个输出迭代器和一元函数。这意味着我们可以通过如下方式来转换先前生成的和：
std::vector odd_or_even; std::transform(sums, std::back_inserter(odd_or_even), flag_odd_or_even); 输出将会如下所示：
. . * * . . * * . . * * . . * * . . 看上去，我们确实是不断地得到两个奇数，然后是两个偶数。stack exchange 的数学网站阐述了出现这种现象的原因。
lambdas
我们使用另一个新的 c++ 特性对我们的代码做最后的改进。如果我们想要看一下实际的转换代码的话，那需要要转移到另外一个地方才能看到这个一元函数都做了些什么。
c++11 引入了匿名函数或 lambda 表达式的特性。它们看起来与有名称的函数类似，将参数放在括号中，将函数主体放到花括号中，但是它们没有名字，不需要返回类型，并且有一个用 [] 表示的捕获组：
[](int i) { return i%2? '.':'*'; } 如果与有名称的函数进行对比，会看到两者的相似性：
char flag_odd_or_even(int i){ return i % 2 ? '.' : '*'; } 我们可以在捕获组中声明变量，这会给我们一个闭包。这些内容超出了本文的范围，但是在函数式编程中它们是非常强大和常见的。
如果我们将一个 lambda 分配给一个变量，
auto lambda = [](int i) { return i % 2 ? '.' : '*'; }; 那么，我们就可以像调用有名称的函数那样调用它：
lambda(7); 这个特性允许我们使用 lambda 重写转换调用：
std::transform(sums, std::back_inserter(odd_or_even), [](int i) { return i%2? '.':'*'; }); 这样的话，我们就可以在一个地方看到转换函数，而不必再去查看其他的地方了。
总结
将所有的内容组合在一起，就形成了如下的代码：
#include #include #include #include int main(){ std::vector sums(18); std::iota(sums.begin(), sums.end(), 1); std::partial_sum(sums.begin(), sums.end(), sums.begin()); std::vector odd_or_even; std::transform(sums, std::back_inserter(odd_or_even), [](int i) { return i%2? '.':'*'; }); for (auto c : odd_or_even) { std::cout << c << ' '; } std::cout << '';} 我们使用了 ranges、lambda 和基于 range 的 for 循环，浏览了移动语义，并练习了对 vector 的使用。对于首次重回 c++ 的人来说，这是一个不错的起点！
你可以在编译器探索器中尝试上述的代码。
关于作者 frances buontempo，frances buontempo 有多年的 c++ 经验，还有过使用 python 和其他各种语言的经验。她曾发表过关于 c++ 的演讲，并且是 accu 的 overload 杂志的编辑。她有数学背景，为 pragprog 写了一本关于遗传算法和机器学习的书，并且正在为 manning 写一本名为 c++ bookcamp 的 c++ 书，以帮助那些被现代 c++ 落下的人迎头赶上。