C++11

C++11, (ent. C++0x), on ISO:n 12.8.2011 hyväksymä C++-ohjelmointikielen standardi ISO/IEC 14882:2011. Standardi korvasi aiemmat ISO/IEC 14882:1998 (C++98) ja ISO/IEC 14882:2003 (C++03) standardiversiot.

Nimessä esiintyvä 11 tulee yleisen nimeämiskäytännön mukaisesti standardin julkaisuvuodesta. C++0x-tunnusta käytettiin työskentelyvaiheessa, koska valmistumisvuodesta ei ollut varmuutta, mutta sen uskottiin valmistuvan ennen vuotta 2010.

Standardin on korvannut C++14 standardi ISO/IEC 14882:2014, joka hyväksyttiin 18. elokuuta 2014.

C++11 lisäsi itse kieleen useita ominaisuuksia sekä laajentaa C++:n standardikirjastoa STL:a. Standardikirjaston laajennos käsittää suurimman osan aikaisemmasta C++ Technical Report 1:stä (TR1).

C++11:n on sanottu olevan käännekohta, jonka jälkeen käytössä on ollut ”uusi” moderni C++.

Muutokset edellisestä standardista

Uusi standardi laajentaa varsinaista kieltä sekä sen standardikirjastoa. Pääsuuntaviivat uutta versiota suunniteltaessa olivat:

• Säilyttää stabiilius sekä yhteensopivuus C++98:n ja mahdollisuuksien mukaan C:n kanssa;
• Mahdollisuuksien mukaan lisätä uudet ominaisuudet standardikirjastoon itse kieleen lisäämisen sijasta;
• Tehdä muutoksia, jotka ohjaavat käyttäjää oikeaan toteutustekniikkaan ja -tyyliin;
• Tukea systeemien ja kirjastojen suunnittelua pelkän uusien ominaisuuksien esittelyn sijaan;
• Parantaa tyypityksen turvallisuutta tarjoamalla aiemmin turvattomille tekniikoille vaihtoehtoja;
• Parantaa suorituskykyä ja laitteistorajapinnan kanssa kommunikointia;
• Tarjota oikeita ratkaisuja reaalimaailman ongelmiin;
• Toteuttaa niin sanottua ”zero-overhead”-periaatetta;
• Tehdä C++:sta helposti opiskeltava kieli ottamatta kuitenkaan pois ominaisuuksia, joita kokeneemmat ohjelmoijat tarvitsevat;

Aloittelijoiden huomioon ottaminen koettiin tärkeäksi, koska ohjelmoijista suurin osa tulee aina olemaan aloittelijoita, ja koska suurin osa heistä tuskin koskaan tulee perehtymään C++:aan syvällisemmin.

Tyyppiturvallinen nolla-osoitin

Kieleen on lisätty tyyppiturvallinen nullptr määrittely.

Vanha NULL -makro usein käsitellään int-tyyppinä eikä osoittimena. Vanhempi tapa voi hämmentää ajonaikaista tyyppimekanismia kutsumaan väärää metodia.

Käyttöesimerkki:

int a = 0;
int *p = nullptr;

p = &a;
(*p) = 42;

Vakiolauseke

Vakiolauseke (constexpr) määrittää, että lauseke on mahdollista arvioida käännösaikana.

Esimerkki:

const double pi = 3.14;
constexpr double pi_mul(int n) { return n * pi; }

Käyttö olettaa että parametrina annettavat arvot ovat käännösaikana tunnettuja literaaleja. C++14 laajentaa vakiolausekkeen määrittelyä.

Yhdenmukaistettu alustaminen

Olioiden alustamista on yhdenmukaistettu muutoksilla määrittelyyn.

Esimerkiksi kolmen alkion vektorin alustaminen arvoilla:

std::vector<float> v = {0.1, 0.2, 1.0};

Anonyyminen vektorin alustaminen ja välittäminen funktiolle:

myfunction( std::vector<float>{0.1, 0.2, 1.0} );

Lambda-lausekkeet

Lambda-lausekkeet ovat paikallisia nimettömiä funktioita, joita voidaan määrittää funktion tai lausekkeen sisällä.

Rajatun alueen toistorakenne

Perinteisten C-kielen toistorakenteiden vaihtoehdoksi on lisätty automatisoitu vaihtoehto. Uudempi menetelmä vähentää tyypillisen koodin toistuvaa kirjoittamista.

Tietorakenteissa olevien arvojen käsittelyä voidaan yksinkertaistaa seuraavasti:

std::vector<int> v = {0, 1, 2, 3, 4, 5};
for (auto i : v)
{
     std::cout << i << std::endl;
}

Delegoiva konstruktori

Delegoiva konstruktori vähentää ohjelmakoodin toistoa useiden konstruktorien yhteydessä.

class Testi
{
private:
    std::string m_s;
    int m_i;
public:
    Testi(std::string s, int i) : m_s(s), m_i(i) {}
    Testi(int i) : Testi("testi", i) {}
};

Atomiset operaatiot

Standardi lisää standardikirjastoon atomisuuden toiminnot.

Esimerkki käyttötapauksesta:

std::atomic<long> almuuttuja;

almuuttuja = 0; // asettaa arvoon 0

// lisää muuttujaan arvon 42 ja palauttaa uuden arvon
long uusiarvo = almuuttuja.fetch_add(42);

Ohjelmointikielen käyttämä tekninen toteutustapa voi riippua käytetystä suorittimesta.

Säikeistyksen tuki

Monisäikeistykselle on lisätty alustariippumatonta tukea määrittelyyn. Näin ollen ohjelmakoodin siirtäminen helpottuu vähemmillä muutoksilla.

Standardikirjastossa on std::thread säikeiden luomiseen ja käsittelyyn. Parametrina tälle annetaan funktio-objekti (osoite säikeen suorituksen alkupaikkaan).

Lisäksi thread_local avainsanalla voi määritellä säiekohtaisia muuttujia.

Synkronointitukea on atomisien operaatioiden lisäksi käytettävissä luokilla std::mutex ja std::lock_guard.

Synkronointiin on myös aikarajoitettu std::timed_mutex sekä rekursion salliva std::recursive_mutex ja näiden yhdistelmä std::recursive_timed_mutex.

Tuple-tyyppi

Tuple on template-pohjainen vaihtoehto C-kielen struct-tyypille.

typedef std::tuple <int, string, double> tTuple;
tTuple data(42, "heippa", 3.14);

Vastaava tietotyyppi on aiemmin esiintynyt esimerkiksi rinnakkaisohjelmointiin kehitetyssä Alef -kielessä.

Älyosoittimet

Standardikirjastoon on lisätty älyosoittimia eri tarkoituksiin:

• std::weak_ptr
• std::shared_ptr - viitelaskenta
• std::unique_ptr

Siirto-operaattorit

Tyypillisen copy-delete menettelyn sijaan on mahdollista käyttää tehokkaampaa siirto-operaattoria (engl. move):

class MyContainer
{
// ...
MyContainer & operator=(MyContainer && other)
{
    if (this != &other) 
    {
         // ...
    }
    return *this;
}

Menetelmä välttää nk. deep-copy toiminnon, joka voi olla raskas käytössä.

Katso myös

• Technical Report 1 - Muistio C++11-versioon suunnitelluista lisäyksistä

Lähteet

Aiheesta muualla

• Viimeinen työskentelyluonnos (working draft) C++11 -standardiin: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2011/n3242.pdf
• C++11 vinkkejä http://www.crodesoft.com/2013/01/10/cpp11-vinkkeja/