C++ 代码可以在 C++03 和 C++11 中都有效但做不同的事情吗？

Question

C++ 代码是否可以同时符合C++03 标准和C++11 标准，但根据编译的标准做不同的事情？

Answer 1

答案是肯定的。好的一面是：

• 以前隐式复制对象的代码现在将在可能的情况下隐式移动它们。

在消极方面，标准的附录 C 中列出了几个示例。尽管负面的比正面的多得多，但每一个都不太可能发生。

字符串字面量

#define u8 "abc"
const char* s = u8"def"; // Previously "abcdef", now "def"

和

#define _x "there"
"hello "_x // Previously "hello there", now a user defined string literal

0的类型转换

在 C++11 中，只有字面量是整数空指针常量：

void f(void *); // #1
void f(...); // #2
template<int N> void g() {
    f(0*N); // Calls #2; used to call #1
}

整数除法和取模后的舍入结果

在 C++03 中，允许编译器向 0 或向负无穷大舍入。在 C++11 中，强制向 0 舍入

int i = (-1) / 2; // Might have been -1 in C++03, is now ensured to be 0

嵌套模板右括号之间的空格>> vs > >

在特化或实例化中，>> 可能被解释为 C++03 中的右移。不过，这更有可能破坏现有代码：（来自http://gustedt.wordpress.com/2013/12/15/a-disimprovement-observed-from-the-outside-right-angle-brackets/）

template< unsigned len > unsigned int fun(unsigned int x);
typedef unsigned int (*fun_t)(unsigned int);
template< fun_t f > unsigned int fon(unsigned int x);

void total(void) {
    // fon<fun<9> >(1) >> 2 in both standards
    unsigned int A = fon< fun< 9 > >(1) >>(2);
    // fon<fun<4> >(2) in C++03
    // Compile time error in C++11
    unsigned int B = fon< fun< 9 >>(1) > >(2);
}

操作员 new 现在可能会抛出除 std::bad_alloc 之外的其他异常

struct foo { void *operator new(size_t x){ throw std::exception(); } }
try {
    foo *f = new foo();
} catch (std::bad_alloc &) {
    // c++03 code
} catch (std::exception &) {
    // c++11 code
}

用户声明的析构函数具有隐式异常规范 来自What breaking changes are introduced in C++11?的示例

struct A {
    ~A() { throw "foo"; } // Calls std::terminate in C++11
};
//...
try { 
    A a; 
} catch(...) { 
    // C++03 will catch the exception
} 

size() 的容器现在需要在 O(1) 中运行

std::list<double> list;
// ...
size_t s = list.size(); // Might be an O(n) operation in C++03

std::ios_base::failure 不再直接派生自std::exception

虽然直接基类是新的，但std::runtime_error 不是。因此：

try {
    std::cin >> variable; // exceptions enabled, and error here
} catch(std::runtime_error &) {
    std::cerr << "C++11\n";
} catch(std::ios_base::failure &) {
    std::cerr << "Pre-C++11\n";
}

Answer 2

我指给你看this article 和the follow-up，这是一个很好的例子，说明>> 如何将含义从 C++03 更改为 C++11，同时仍然在两者中进行编译。

bool const one = true;
int const two = 2;
int const three = 3;

template<int> struct fun {
    typedef int two;
};

template<class T> struct fon {
    static int const three = ::three;
    static bool const one = ::one;
};

int main(void) {
    fon< fun< 1 >>::three >::two >::one; // valid for both  
}

关键部分是main中的那一行，是一个表达式。

在 C++03 中：

1 >> ::three = 0
=> fon< fun< 0 >::two >::one;

fun< 0 >::two = int
=> fon< int >::one

fon< int >::one = true
=> true

在 C++11 中

fun< 1 > is a type argument to fon
fon< fun<1> >::three = 3
=> 3 > ::two > ::one

::two is 2 and ::one is 1
=> 3 > 2 > 1
=> (3 > 2) > 1
=> true > 1
=> 1 > 1
=> false

恭喜，同一个表达式有两个不同的结果。诚然，当我测试 C++03 时，它确实提出了一个警告表单 Clang。

Answer 3

是的，有许多更改会导致相同的代码在 C++03 和 C++11 之间产生不同的行为。排序规则的差异导致一些有趣的变化，包括一些以前未定义的行为变得明确。

1.初始化列表中同一变量的多个突变

一个非常有趣的极端情况是初始化列表中同一变量的多个突变，例如：

int main()
{
    int count = 0 ;
    int arrInt[2] = { count++, count++ } ;

    return 0 ;
}

在 C++03 和 C++11 中，这是很好的定义，但 order of evaluation in C++03 is unspecified 但在 C++11 they are evaluated in the order in which they appear 中。因此，如果我们在 C++03 模式下使用 clang 进行编译，它会提供以下警告 (see it live)：

warning: multiple unsequenced modifications to 'count' [-Wunsequenced]

    int arrInt[2] = { count++, count++ } ;

                           ^        ~~

但在 C++11 中不提供警告 (see it live)。

2.新的排序规则使 i = ++ i + 1;在 C++11 中定义良好

C++03之后采用的新排序规则意味着：

int i = 0 ;
i = ++ i + 1;

在 C++11 中不再是未定义的行为，这在 defect report 637. Sequencing rules and example disagree 中有介绍

3.新的排序规则也使得 ++++i ；在 C++11 中定义良好

C++03之后采用的新排序规则意味着：

int i = 0 ;
++++i ;

在 C++11 中不再是未定义的行为。

4.稍微更明智的有符号左移

后来的 C++11 草案包括 N3485，我在下面链接 fixed the undefined behavior of shifting a 1 bit into or past the sign bit。这也包含在defect report 1457 中。 Howard Hinnant 在Is left-shifting (<<) a negative integer undefined behavior in C++11? 上评论了这一变化的重要性。

5. constexpr 函数可以被视为 C++11 中的编译时常量表达式

C++11 引入了constexpr 函数：

constexpr 说明符声明可以在编译时计算函数或变量的值。然后可以在仅允许编译时常量表达式的情况下使用此类变量和函数。

虽然 C++03 没有 constexpr 特性，但我们不必显式使用 constexpr 关键字，因为标准库在 C++ 中提供了许多函数11 作为 constexpr。例如std::numeric_limits::min。这可能会导致不同的行为，例如：

#include <limits>

int main()
{
    int x[std::numeric_limits<unsigned int>::min()+2] ;
}

在 C++03 中使用 clang 这将导致 x 成为可变长度数组，即 an extension 并将生成以下警告：

warning: variable length arrays are a C99 feature [-Wvla-extension]
    int x[std::numeric_limits<unsigned int>::min()+2] ;
         ^

而在 C++11 中，std::numeric_limits<unsigned int>::min()+2 是编译时常量表达式，不需要 VLA 扩展。

6.在 C++11 中，为您的析构函数隐式生成 noexcept 异常规范

由于在 C++11 中用户定义的析构函数具有隐含的 noexcept(true) 规范，如 noexcept destructors 中所述，这意味着以下程序：

#include <iostream>
#include <stdexcept>

struct S
{
  ~S() { throw std::runtime_error(""); } // bad, but acceptable
};

int main()
{
  try { S s; }
  catch (...) {
    std::cerr << "exception occurred";
  } 
 std::cout << "success";
}

在 C++11 中会调用 std::terminate，但会在 C++03 中成功运行。

7.在 C++03 中，模板参数不能有内部链接

Why std::sort doesn't accept Compare classes declared within a function 很好地介绍了这一点。所以下面的代码不应该在 C++03 中工作：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

class Comparators
{
public:
    bool operator()(int first, int second)
    {
        return first < second;
    }
};

int main()
{
    class ComparatorsInner : public Comparators{};

    std::vector<int> compares ;
    compares.push_back(20) ;
    compares.push_back(10) ;
    compares.push_back(30) ;

    ComparatorsInner comparatorInner;
    std::sort(compares.begin(), compares.end(), comparatorInner);

    std::vector<int>::iterator it;
    for(it = compares.begin(); it != compares.end(); ++it)
    {
        std::cout << (*it) << std::endl;
    }
}

但目前clang 允许在 C++03 模式下使用此代码并发出警告，除非您使用 -pedantic-errors 标志，这有点恶心，see it live。

8. >> 关闭多个模板时不再格式错误

使用>> 关闭多个模板不再是错误的格式，但会导致代码在 C++03 和 C+11 中产生不同的结果。下面的例子取自Right angle brackets and backwards compatibility：

#include <iostream>
template<int I> struct X {
  static int const c = 2;
};
template<> struct X<0> {
  typedef int c;
};
template<typename T> struct Y {
  static int const c = 3;
};
static int const c = 4;
int main() {
  std::cout << (Y<X<1> >::c >::c>::c) << '\n';
  std::cout << (Y<X< 1>>::c >::c>::c) << '\n';
}

在 C++03 中的结果是：

0
3

在 C++11 中：

0
0

9. C++11 改变了一些 std::vector 构造函数

来自this answer 的稍微修改的代码表明使用来自std::vector 的以下构造函数：

std::vector<T> test(1);

在 C++03 和 C++11 中产生不同的结果：

#include <iostream>
#include <vector>

struct T
{
    bool flag;
    T() : flag(false) {}
    T(const T&) : flag(true) {}
};


int main()
{
    std::vector<T> test(1);
    bool is_cpp11 = !test[0].flag;

    std::cout << is_cpp11 << std::endl ;
}

10.在聚合初始化器中缩小转换范围

在 C++11 中，聚合初始值设定项中的缩小转换格式不正确，看起来 gcc 在 C++11 和 C++03 中都允许这样做，尽管它在 C++11 中默认提供警告：

int x[] = { 2.0 };

这在草案 C++11 标准部分 8.5.4 List-initialization 段落 3 中有介绍：

类型 T 的对象或引用的列表初始化定义如下：

并包含以下项目符号（强调我的）：

否则，如果 T 是类类型，则考虑构造函数。枚举适用的构造函数，并通过重载决议（13.3、13.3.1.7）选择最佳构造函数。 如果需要缩小转换（见下文）来转换任何参数，则程序格式错误

draft C++ standard 部分 annex C.2C++ 和 ISO C++ 2003 中介绍了这个和更多实例。它还包括：

• 新类型的字符串文字 [...] 具体来说，名为 R、u8、u8R、u、uR、U、UR 或 LR 的宏在与字符串文字相邻时不会扩展，但会被解释为字符串文字。例如

  #define u8 "abc"
  const char *s = u8"def"; // Previously "abcdef", now "def"
  

• 用户定义的文字字符串支持 [...]以前，#1 将由两个单独的预处理标记组成，宏 _x 将被扩展。在本国际标准中，#1 由单个预处理标记组成，因此宏 没有展开。

  #define _x "there"
  "hello"_x // #1
  

• 为整数 / 和 % [...] 的结果指定舍入 使用整数除法的 2003 代码将结果朝 0 或朝负无穷大舍入，而这 国际标准总是将结果四舍五入到 0。

• size() 成员函数的复杂性现在保持不变 [...] 一些符合 C++ 2003 的容器实现可能不符合本国际标准中指定的 size() 要求。将 std::list 等容器调整为更严格的要求可能需要不兼容的更改。

• 更改 std::ios_base::failure 的基类 [...] std::ios_base::failure 不再直接从 std::exception 派生，而是从 std::system_error 派生，它又派生自 std::runtime_error。假定 std::ios_base::failure 直接派生自 std::exception 的有效 C++ 2003 代码在本国际标准中的执行方式可能不同。

Answer 4

一个潜在危险的向后不兼容更改是在序列容器的构造函数中，例如std::vector，特别是在指定初始大小的重载中。在 C++03 中，他们复制了一个默认构造的元素，而在 C++11 中，他们默认构造了每个元素。

考虑这个例子（使用 boost::shared_ptr 使其成为有效的 C++03）：

#include <deque>
#include <iostream>

#include "boost/shared_ptr.hpp"


struct Widget
{
  boost::shared_ptr<int> p;

  Widget() : p(new int(42)) {}
};


int main()
{
  std::deque<Widget> d(10);
  for (size_t i = 0; i < d.size(); ++i)
    std::cout << "d[" << i << "] : " << d[i].p.use_count() << '\n';
}

C++03 Live example

C++11 Live example

原因是 C++03 为“指定大小和原型元素”和“仅指定大小”指定了一个重载，如下所示（为简洁起见，省略了分配器参数）：

container(size_type size, const value_type &prototype = value_type());

这将始终将prototype 复制到容器size 中。因此，当仅使用一个参数调用时，它将创建默认构造元素的size 副本。

在 C++11 中，此构造函数签名已被删除并替换为以下两个重载：

container(size_type size);

container(size_type size, const value_type &prototype);

第二个像以前一样工作，创建prototype 元素的size 副本。但是，第一个（现在只处理指定了 size 参数的调用）默认单独构造每个元素。

我猜测这个改变的原因是 C++03 重载不能用于只移动元素类型。但这仍然是一个突破性的变化，而且很少记录在案。

Answer 5

从std::istream 读取失败的结果已更改。 CppReference总结的很好：

如果提取失败（例如，如果在需要数字的地方输入了字母），value 保持不变，failbit 被设置。 （C++11 前）

如果提取失败，则将零写入value 并设置failbit。如果提取导致值太大或太小而无法放入value，则写入std::numeric_limits<T>::max() 或std::numeric_limits<T>::min() 并设置failbit 标志。 （C++11 起）

如果您习惯了新的语义然后不得不使用 C++03 编写，这主要是一个问题。以下不是特别好的做法，但在 C++11 中定义良好：

int x, y;
std::cin >> x >> y;
std::cout << x + y;

但是，在 C++03 中，上述代码使用了未初始化的变量，因此具有未定义的行为。

Answer 6

此线程What differences, if any, between C++03 and C++0x can be detected at run-time 有示例（从该线程复制）以确定语言差异，例如通过利用 C++11 引用折叠：

template <class T> bool f(T&) {return true; } 
template <class T> bool f(...){return false;} 

bool isCpp11() 
{
    int v = 1;
    return f<int&>(v); 
}

和 c++11 允许本地类型作为模板参数：

template <class T> bool cpp11(T)  {return true;} //T cannot be a local type in C++03
                   bool cpp11(...){return false;}

bool isCpp0x() 
{
   struct local {} var; //variable with local type
   return cpp11(var);
}

Answer 7

这是另一个例子：

#include <iostream>

template<class T>
struct has {
  typedef char yes;
  typedef yes (&no)[2];    
  template<int> struct foo;    
  template<class U> static yes test(foo<U::bar>*);      
  template<class U> static no  test(...);    
  static bool const value = sizeof(test<T>(0)) == sizeof(yes);
};

enum foo { bar };

int main()
{
    std::cout << (has<foo>::value ? "yes" : "no") << std::endl;
}

打印：

Using c++03: no
Using c++11: yes

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