现代 C++ 特性

这一课你将能做到

1. 用 auto、范围 for、结构化绑定写出更短的循环与遍历代码，并说出 auto 的推导边界
2. 用 std::optional 表达「可能没有结果」，替代「返回 -1 / 空指针」的隐式约定
3. 用 std::variant + std::visit 表达「多种可能结果之一」，理解它和 Java Optional/switch 表达式的对应关系

为什么要学

C++11/17/20 三波更新让 C++ 的书写体验追平甚至部分超越 Java：lambda、auto、范围 for 这些你在 Java 里熟悉的（var、增强 for、lambda）全有了 C++ 版；std::optional、std::variant 更是解决 Java 社区还在用库模拟的问题。

判题沙箱的现代代码里这些特性随处可见：解析提交记录用 optional 表达「这行可能解析失败」，评测结果用 variant 表达「AC / WA / TLE 三选一」，遍历统计用范围 for + 结构化绑定。本课之后，你写的 C++ 就不再是「带类的 C」，而是现代 C++。

先建立图像

同一件事的旧写法 vs 新写法：

旧：for (std::vector<Submission>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
新：for (const auto& s : v)                    ← 范围 for + auto

旧：int idx = find(subs, "li");  if (idx == -1) ...   ← -1 既是数据又是信号，埋雷
新：auto r = find(subs, "li");   if (r.has_value()) ... ← optional 把「没有」说在类型里

旧：结果码 int verdict，0/1/2/3 全靠注释记
新：std::variant<AC, WA, TLE> result           ← 类型系统替你记住所有可能

跟着做

步骤 1：auto——让编译器替你写类型

新建 modern.cpp：

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
#include <vector>

int main() {
    auto n = 42;                  // int
    auto d = 3.14;                // double
    auto s = std::string("AC");   // std::string（auto s = "AC" 推导出 const char*，要小心！）

    std::vector<int> scores{60, 87, 95};
    auto it = scores.begin();     // std::vector<int>::iterator——没有 auto 就得写全这一长串
    std::cout << *it << "\n";

    // 整数默认推导成 int；要 64 位就写 auto n = 42LL
    return 0;
}

auto 对应 Java 10 的 var，但 C++ 的 auto 能用在更多位置（返回类型、lambda 参数、模板），且没有装箱陷阱——它是纯编译期推导，运行期零差异。

步骤 2：范围 for + 结构化绑定

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<std::string> users{"zhang", "li", "wang"};
    for (const auto& u : users) {          // 值拷贝用 auto u；只读用 const auto&（首选）
        std::cout << u << "\n";
    }

    std::map<std::string, int> costs{{"zhang", 120}, {"li", 45}};
    // C++17 结构化绑定：把 pair 拆成两个命名变量
    for (const auto& [user, cost] : costs) {
        std::cout << user << " 耗时 " << cost << "ms\n";
    }
    return 0;
}