16. 移除和弃用的库特性

在关于移除或修正的语言特性的章节中，本书仅聚焦于语言层面。但在C++17中，标准库也进行了清理。本章展示了大部分¹被移除或弃用的类型和工具列表。

在本章中，你将学到：

• 为什么auto_ptr被移除，以及为什么应该使用智能指针
• 为什么std::random_shuffle算法被移除，更好的替代方案是什么
• 如何实现自定义迭代器，而不继承已弃用的std::iterator类型
• 其他被弃用或移除的较小元素有哪些

如果你想查找所有被弃用元素的列表，可以查看标准的 “附录D兼容性特性”，例如在这个链接下：https://timsong-cpp.github.io/cppwp/n4659/depr

移除auto_ptr

这可能是所有消息中最好的一条！

C++98引入了auto_ptr，作为对原始指针支持基本资源获取即初始化（RAII，Resource Acquisition Is Initialization）特性的一种方式。然而，由于当时语言中缺乏移动语义（move semantics），这个智能指针很容易被误用，从而导致运行时错误。

下面是一个auto_ptr可能导致程序崩溃的示例：

Chapter Removed Lib Features/auto_ptr_crash.cpp
void doSomething(std::auto_ptr<int> myPtr) { 
    *myPtr = 11;
}

void AutoPtrTest() {
    std::auto_ptr<int> myTest(new int(10));
    doSomething(myTest);
    *myTest = 12; // 哎呀！
}

doSomething()按值接受auto_ptr，但由于它不是共享指针，它获得了所管理对象的唯一所有权。之后，当函数执行完毕，指针的副本超出作用域，对象被删除。

在AutoPtrTest()中，当doSomething()执行结束后，指针已经被清理，此时调用*myTest = 12会产生未定义行为。

在C++11中，我们有了智能指针：unique_ptr、shared_ptr和weak_ptr。有了移动语义，语言终于能够支持正确的唯一资源转移。而且，新的智能指针可以存储在标准容器中，这是auto_ptr无法做到的。你应该用unique_ptr替换auto_ptr，因为它是与auto_ptr最直接、最合适的等价物。

我们可以重写这个示例，使用unique_ptr：

Using unique_ptr
void doSomething(std::unique_ptr<int> myPtr) { 
    *myPtr = 11;
}

void AutoPtrTest() {
    auto myTest = std::make_unique<int>(10);
    doSomething(myTest); // 无法编译！
    *myTest = 12; 		 // 移动后使用？？
}

现在，这段代码将无法编译，因为你需要将unique_ptr移动到doSomething()中。由于移动操作是显式的，这可能需要重新思考解决方案。例如，在这种情况下，也许doSomething()并不需要指针的所有权？或许传递一个没有所有权的原始指针会更好？

或者，你可以使用shared_ptr，这样在doSomething()执行结束后，指针不会被删除，因为shared_ptr使用引用计数。

新的智能指针比auto_ptr功能更强大、更安全，所以自C++11起auto_ptr就被弃用了。编译器应该会报告一个警告：

warning: 'template<class> class std::auto_ptr' is deprecated

现在，当你使用符合C++17标准的编译器进行编译时，会得到一个错误。这是使用/std:c++latest编译选项时，MSVC 2017给出的错误：

error C2039: 'auto_ptr': is not a member of 'std'

如果你在将auto_ptr转换为unique_ptr时需要帮助，可以查看Clang Tidy，它提供自动转换功能：Clang Tidy：modernize-replace-auto-ptr (opens new window) 。

额外信息

这一更改是在N4190 (opens new window)中提出的。

移除std::random_shuffle

random_shuffle(first, last)和random_shuffle(first, last, rng)函数在C++14中就已被标记为弃用。原因是在大多数情况下，它使用rand()函数，该函数被认为效率低下，甚至容易出错（因为它使用全局状态）。另外，你可以提供rng函数参数，但在实际使用中它似乎没什么用。如果你需要相同的功能，可以使用std::shuffle：

template < class RandomIt , class URBG >
void shuffle( RandomIt first, RandomIt last, URBG&& g );

std::shuffle将随机数生成器作为第三个模板参数，它更安全、更易用，也更具扩展性。

下面来看一个如何从random_shuffle转换为shuffle的示例：

Chapter Removed Lib Features/shuffle.cpp
std::vector<int> vec = { 0, 1, 2, 3, 4, 5 };

// C++17之前版本：
std::random_shuffle(begin(vec), end(vec));
for (auto& elem : vec)
    std::cout << elem << ", ";

// C++17版本：
std::random_device randDev;
std::mt19937 gen(randDev());
std::shuffle(begin(vec), end(vec), gen);
for (auto& elem : vec)
    std::cout << elem << ", ";

额外信息

更多信息请参见N4190 (opens new window) 。

“移除旧的函数式编程相关内容”

像bind1st()、bind2nd()、mem_fun()等函数是在C++98时代引入的，现在已经不再需要，因为你可以使用lambda表达式。而且，这些函数没有更新以处理完美转发（perfect forwarding）、decltype以及C++11中的其他技术。因此，在现代代码中最好不要使用它们。

被移除的函数：

• unary_function() / pointer_to_unary_function()
• binary_function() / pointer_to_binary_function()
• bind1st() / binder1st
• bind2nd() / binder2nd
• ptr_fun()
• mem_fun()
• mem_fun_ref()

例如，要替换bind1st/bind2nd，你可以使用lambda表达式、自C++11起可用的std::bind，或者自C++20起应该可用的std::bind_front。

Chapter Removed Lib Features/bind.cpp
auto onePlus = std::bind1st(std::plus<int>(), 1);
auto minusOne = std::bind2nd(std::minus<int>(), 1);
std::cout << onePlus(10) << ", " << minusOne(10) << '\n ';

// 使用硬编码的lambda表达式：
auto lamOnePlus1 = [](int b) { return 1 + b; };
auto lamMinusOne1 = [](int b) { return b - 1; };
std::cout << lamOnePlus1(10) << ", " << lamMinusOne1(10) << '\n ';

// 带有初始化捕获的lambda表达式
auto lamOnePlus = [a=1](int b) { return a + b; };
auto lamMinusOne = [a=1](int b) { return b - a; };
std::cout << lamOnePlus(10) << ", " << lamMinusOne(10) << '\n ';

额外信息

更多信息请参见N4190 (opens new window) 。

std::iterator已被弃用

标准库API要求每个迭代器类型都必须公开五个类型定义：

• iterator_category：迭代器的类型
• value_type：迭代器中存储的类型
• difference_type：两个迭代器相减的结果类型
• pointer：存储类型的指针类型
• reference：存储类型的引用类型

iterator_category必须是input_iterator_tag、forward_iterator_tag、bidirectional_iterator_tag或random_access_iterator_tag中的一种。

在C++17之前，如果想要定义一个自定义迭代器，可以使用std::iterator作为基类。在C++14中，它的定义如下：

template <
    class Category, class T,
    class Distance = std::ptrdiff_t, class Pointer = T*,
    class Reference = T& > 
struct iterator;

这个辅助类可以简化类型定义的编写：

class ColumnIterator
: public std::iterator<std::random_access_iterator_tag, Column>
{
    // ...
};

在C++17中，不能再从std::iterator派生，而需要显式地编写特征类型定义：

class ColumnIterator    {
public:
    using iterator_category = std::random_iterator_tag;
    using value_type = Column;
    using difference_type = std::ptrdiff_t;
    using pointer = Column*;
    using reference = Column&;
    // ...
};

虽然这样需要编写更多代码，但代码可读性更强，也更不容易出错。

例如，相关论文提到了标准库中的以下示例：

template <class T, class charT = char, class traits = char_traits<charT> > 
class ostream_iterator :
public iterator<output_iterator_tag, void, void, void, void>;

在上述代码中，定义中的四个void类型的含义并不明确。

此外，std::iterator可能会在名称查找时导致复杂的错误，尤其是当在派生迭代器中使用与基类相同的名称时。

额外信息

更多信息请查看论文P0174R2 - 《在C++17中弃用标准库中过时的部分 (opens new window)》（Deprecating Vestigial Library Parts in C++17） 。

其他被移除或弃用的小项

下面来看看标准库中一些被修改的小项。

弃用shared_ptr::unique()

在C++14中，shared_ptr::unique()被定义为use_count() == 1。但由于use_count()在多线程环境中只是一个近似值（因为它不涉及任何同步访问），所以unique()并不可靠。

更多信息请查看P0521 (opens new window)。

弃用<codecvt>

<codecvt>头文件声明了几个转换工具：codecvt_utf8、codecvt_utf16和codecvt_utf8_utf16。但这些类使用起来很困难，不安全，而且定义也不够完善。

注意：std::codesvt类没有被弃用，因为它位于另一个头文件<locale>中，所以仍然可以使用。

更多信息请查看P0618R0 (opens new window)。

移除已弃用的输入/输出流别名

自C++11起，以下输入/输出流类型和方法已被弃用，现在已从标准库中移除。

typedef T1 io_state;  // T1是整数
typedef T2 open_mode; // T2是整数
typedef T3 seek_dir;  // T3是整数
typedef implementation-defined streamoff; 
typedef implementation-defined streampos; 
basic_streambuf::stossc()

此外，依赖于上述类型的方法和重写也被移除了。

此前，它们都在标准附录D：[depr.ios.members] 中声明。更多信息请查看P0004R1 (opens new window)。

弃用C库头文件

以下头文件现在已被弃用：

• <ccomplex>
• <cstdalign>
• <cstdbool>
• <ctgmath>

这是清理依赖C99规范内容的结果。在C++17中，标准参考的是C11而非C99。

更多信息请查看P0063R3 (opens new window) 。

弃用std::result_of

类型特征std::result_of使用了非可变参数模板声明，这限制了它的使用。建议使用增强的类型特征，例如std::invoke_result。

更多信息请查看P0604R0 (opens new window) 。

暂时弃用std::memory_order_consume

memory_order_consume的内存模型难以实现，而且在标准中的定义也不够完善。该模型现在被暂时弃用，未来可能会重新出现。

更多信息请查看P0371R1 (opens new window) 。

移除std::function对分配器的支持

std::function使用类型擦除来处理可调用对象。为这种类型提供分配器支持非常复杂（或者难以高效实现），因此决定将其从标准中移除。

更多信息请查看https://wg21.link/P0302R1。

编译器支持

特性	GCC	Clang	MSVC
移除auto_ptr、random_shuffle、旧的<functional>相关内容	否（为保持兼容性保留）	尚未支持	VS 2015
弃用std::iterator	尚未支持	尚未支持	VS 2017 15.5
弃用shared_ptr::unique()	尚未支持	尚未支持	VS 2017 15.5
弃用<codecvt>	尚未支持	尚未支持	VS 2017 15.5
移除已弃用的输入/输出流别名	尚未支持	3.8	VS 2015.2
弃用result_of	尚未支持	尚未支持	VS 2017 15.3
移除std::function对分配器的支持	尚未支持	4.0	VS 2017 15.5
C++17应参考C11而非C99	9.1	7.0	VS 2015
移除已弃用的输入/输出流别名	尚未支持	3.8	VS 2015.2