現代 C++ 特性

自 C++11 以來，C++ 經歷了顯著的演進，新的標準（C++14、C++17、C++20、C++23）引入了強大的特性，使語言更安全、更具表達力、更高效。這些現代特性通常提供了替代舊的、更容易出錯的慣用語的方法，並使 C++ 更接近 JavaScript 等語言提供的便利性，同時保留其性能優勢。

C++11/14/17/20 新特性概述

以下是近期 C++ 標準中引入的一些關鍵特性的簡要概述：

• C++11： Lambda 表達式、auto 關鍵字、右值引用和移動語義、nullptr、std::thread、std::chrono、std::unique_ptr、std::shared_ptr、基於範圍的 for 迴圈、初始化列表。
• C++14： 泛型 Lambda、constexpr 改進、變數模板。
• C++17： 結構化綁定、if constexpr、std::optional、std::variant、std::string_view、並行演算法。
• C++20： 概念、範圍、協程、模組、std::span、std::jthread。

Lambda 表達式

Lambda 表達式（或簡稱「Lambda」）是匿名函式，可以內聯定義並在需要函式物件的地方使用。它們對於簡短、局部化的操作非常有用，尤其是在演算法中。

• 語法： [捕獲列表](參數) -> 返回類型 { 函式體 }
• 捕獲列表： 指定 Lambda 可以存取周圍作用域中的變數。

移動語義和右值引用

移動語義 (C++11) 允許高效地將資源（如動態分配的記憶體）從一個物件轉移到另一個物件，而無需昂貴的深層複製。這透過右值引用 (&&) 實現。

• 左值： 指的是記憶體位置並具有身份的表達式（例如，變數）。
• 右值： 不指記憶體位置且沒有身份的表達式（例如，臨時物件、字面量）。
• std::move： 將左值轉換為右值引用，表示其資源可以被移動。

auto 關鍵字和類型推導

auto 關鍵字 (C++11) 允許編譯器從其初始化器推導變數的類型。這可以使程式碼更簡潔、更具可讀性，尤其是在處理複雜類型時。

基於範圍的 for 迴圈

基於範圍的 for 迴圈 (C++11) 提供了一種更簡單、更具可讀性的方式來迭代範圍內的元素（如容器、陣列或初始化列表），而無需明確使用迭代器。

初始化列表

初始化列表 (C++11) 提供了一種統一的方式來初始化物件，尤其是容器。它們使用大括號 {}。

與 JavaScript 現代特性的比較

許多現代 C++ 特性旨在提供與 JavaScript 相似的表達力和便利性，同時保持 C++ 的核心優勢。

雖然 JavaScript 透過動態類型和運行時解釋實現了大部分靈活性，但現代 C++ 透過編譯時特性（模板、auto、Lambda）和明確的資源管理（移動語義、智能指針）實現了類似的表達力。這使得 C++ 能夠提供高階抽象和低階控制，通常具有卓越的性能。

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練習題：

1. C++ 中的 Lambda 表達式是什麼？提供一個範例，說明它們如何簡化程式碼，與傳統函式物件相比。
2. 解釋移動語義和右值引用的概念。它們如何促進 C++ 中的性能優化？
3. 描述在現代 C++ 程式碼中使用 auto 關鍵字和基於範圍的 for 迴圈的好處。它們如何提高可讀性和簡潔性？

專案構想：

• 重構現有的 C++ 程式（或編寫一個新程式），該程式處理資料集合（例如，自訂物件的 std::vector）。利用現代 C++ 特性，例如用於自訂排序或過濾的 Lambda 表達式、用於類型推導的 auto，以及用於迭代的基於範圍的 for 迴圈。如果適用，演示在轉移大型物件所有權時使用移動語義。