C++20的四大新特性有哪些

本篇文章為大家展示了C++20的四大新特性有哪些，內(nèi)容簡(jiǎn)明扼要并且容易理解，絕對(duì)能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細(xì)介紹希望你能有所收獲。

　　C++20(C++ 編程語言標(biāo)準(zhǔn) 2020 版)將是 C++ 語言一次非常重大的更新，將為這門語言引入大量新特性。近日，C++ 開發(fā)者 Rainer Grimm 正通過一系列博客文章介紹 C++20 的新特性。目前這個(gè)系列文章已經(jīng)更新了兩篇，本篇是第一篇，主要介紹了 C++20 的 Big Four(四大新特性：概念、范圍、協(xié)程和模塊)以及核心語言(包括一些新的運(yùn)算符和指示符)。

　　C++20 有很多更新，上圖展示了 C++20 更新的概況。下面作者首先介紹 了 C++20 的編譯器支持情況，然后介紹 The Big Four(四大新特性)以及核心語言方面的新特性。

　　C++20 的編譯器支持

　　適應(yīng)新特性的最簡(jiǎn)單方法是試用它們。那么接下來我們就面臨著這個(gè)問題：哪些編譯器支持 C++20 的哪些特性?一般來說，http://cppreference.com/compiler_support_能提供在核心語言和庫方面的答案。

　　簡(jiǎn)單來說，全新的 GCC、Clang 和 EDG 編譯器能提供對(duì)核心語言的最佳支持。此外，MSVC 和 Apple Clang 編譯器也支持許多 C++20 特性。

　　庫方面的情況類似。GCC 在庫方面的支持最好，接下來是 Clang 和 MSVC 編譯器。

　　上面的截圖僅展示了對(duì)應(yīng)表格的前面一部分，可以看出這些編譯器的表現(xiàn)并不是非常令人滿意。即使你使用的是全新的編譯器，這些編譯器仍然不支持很多新特性。通常來說，你能找到嘗試這些新特性的方法。下面是兩個(gè)示例：

　　概念：GCC 支持概念的前一個(gè)版本;

　　std::jthread：GitHub 上有一個(gè)實(shí)現(xiàn)草案。

　　簡(jiǎn)單來說，問題沒有那么嚴(yán)重。只需要一些調(diào)整修改，很多新特性就能進(jìn)行嘗試。如有必要，我會(huì)提到如何進(jìn)行這樣的修改。

　　C++20四大新特性

　　概念(concept)

　　使用模板進(jìn)行通用編程的關(guān)鍵思想是定義能通過各種類型(type)使用的函數(shù)和類。但是，在實(shí)例化模板時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)用錯(cuò)類型的問題，其結(jié)果通常是幾頁難懂的報(bào)錯(cuò)信息。

　　現(xiàn)在概念來了，這個(gè)問題可以休矣。概念讓你能為模板編寫要求，而編譯器則可以檢查這個(gè)要求。概念革新了我們思考和編寫通用代碼的方式。原因如下：

　　模板的要求是接口的一部分;

　　類模板中的函數(shù)重載或特殊化可以基于概念進(jìn)行;

　　因?yàn)榫幾g器能夠比較模板參數(shù)的要求與實(shí)際的模板參數(shù)，所以能得到更好的報(bào)錯(cuò)信息。

　　但是，這還不是全部。

　　你可以使用預(yù)定義的概念，也可以定義你自己的概念;

　　auto 和概念的用法統(tǒng)一到了一起。你可以不使用 auto，而是使用概念;

　　如果一個(gè)函數(shù)聲明使用了一個(gè)概念，那么它會(huì)自動(dòng)變成一個(gè)函數(shù)模板。由此，編寫函數(shù)模板就變得與編寫函數(shù)一樣簡(jiǎn)單。

　　下面的代碼片段展示了一個(gè)簡(jiǎn)單概念 Integral 的定義和使用方式：

　　template

　　concept bool Integral(){

　　return std::is_integral::value;

　　}

　　Integral auto gcd(Integral auto a,

　　Integral auto b){

　　if( b == 0 ) return a;

　　else return gcd(b, a % b);

　　}

　　Integral 這個(gè)概念需要 std::is_integral::value 中的類型參數(shù) T。std::is_integral::value 這個(gè)函數(shù)來自 type-traits 庫，它能在 T 為整數(shù)檢查編譯時(shí)間。如果 std::is_integral::value 的值為 true，則沒有問題。如果不為 true，則你會(huì)收到一個(gè)編譯時(shí)間報(bào)錯(cuò)。

　　gcd 算法是基于歐幾里德算法確定最大公約數(shù)(greatest common divisor)。我使用了這個(gè)縮寫函數(shù)模板句法來定義 gcd。gcd 要求其參數(shù)和返回類型支持概念 Integral。gcd 是一類對(duì)參數(shù)和返回值都有要求的函數(shù)模板。當(dāng)我刪除這個(gè)句法糖(syntactic sugar)時(shí)，也許你能看到 gcd 的真正本質(zhì)。下面這段代碼在語義上與 gcd 算法等效：

　　template

　　requires Integral()

　　T gcd(T a, T b){

　　if( b == 0 ) return a;

　　else return gcd(b, a % b);

　　}

　　如果你還沒看到 gcd 的真正本質(zhì)，過幾周我還會(huì)專門發(fā)布一篇介紹概念的文章。

　　范圍庫(Ranges Library)

　　范圍庫是概念的首個(gè)客戶。它支持的算法滿足以下條件：

　　可以直接在容器上操作;無需迭代器指定一個(gè)范圍;

　　可以寬松地評(píng)估;

　　可以組合。

　　簡(jiǎn)單來說：范圍庫支持函數(shù)模式(functional patterns)。

　　代碼可能比語言描述更清楚。下面的函數(shù)用豎線符號(hào)展示了函數(shù)組成：

　　#include

　　#include

　　#include

　　int main(){

　　std::vector ints{0, 1, 2, 3, 4, 5};

　　auto even = [](int i){ return 0 == i % 2; };

　　auto square = [](int i) { return i * i; };

　　for (int i : ints | std::view::filter(even) |

　　std::view::transform(square)) {

　　std::cout << i << ' '; // 0 4 16 　　} 　　} 　　even 是一個(gè) lambda 函數(shù)，其在 i 為偶數(shù)時(shí)返回;lambda 函數(shù) square 則會(huì)將 i 映射為它的平方。其余的必須從左到右讀取的第 i 個(gè)函數(shù)組成：for (int i : ints | std::view::filter(even) | std::view::transform(square)). 將過濾器 even 應(yīng)用于 ints 的每個(gè)元素，然后將其余的每個(gè)元素映射為它們的平方。如果你熟悉函數(shù)編程，那么這讀起來就像一篇散文詩。 　　協(xié)程(Coroutines)

　　協(xié)程是廣義的函數(shù)，能在保持狀態(tài)的同時(shí)暫?；蚶^續(xù)。協(xié)程通常用來編寫事件驅(qū)動(dòng)型應(yīng)用。事件驅(qū)動(dòng)型應(yīng)用可以是模擬、游戲、服務(wù)器、用戶接口或算法。協(xié)程也通常被用于協(xié)作式多任務(wù)(cooperative multitasking)。

　　我們這里不介紹 C++20 的具體協(xié)程，而會(huì)介紹編寫協(xié)程的框架。編寫協(xié)程的框架由 20 多個(gè)函數(shù)構(gòu)成，其中一部分需要你去實(shí)現(xiàn)，另一部分則可能需要重寫。因此，你可以根據(jù)需求調(diào)整協(xié)程。下面展示了一個(gè)特定協(xié)程的用法。

　　下面的程序使用了一個(gè)能產(chǎn)生無限數(shù)據(jù)流的生成器：

　　Generator getNext(int start = 0, int step = 1){

　　auto value = start;

　　for (int i = 0;; ++i){

　　co_yield value; // 1

　　value += step;

　　}

　　}

　　int main() {

　　std::cout << std::endl; 　　std::cout << "getNext():"; 　　auto gen = getNext(); 　　for (int i = 0; i <= 10; ++i) { 　　gen.next(); // 2 　　std::cout << " " << gen.getValue(); 　　} 　　std::cout << "\n\n"; 　　std::cout << "getNext(100, -10):"; 　　auto gen2 = getNext(100, -10); 　　for (int i = 0; i <= 20; ++i) { 　　gen2.next(); // 3 　　std::cout << " " << gen2.getValue(); 　　} 　　std::cout << std::endl; 　　} 　　必須補(bǔ)充幾句。這段代碼只是一個(gè)代碼段。函數(shù) getNext 是一個(gè)協(xié)程，因?yàn)樗褂昧岁P(guān)鍵字 co_yield。getNext 有一個(gè)無限的循環(huán)，其會(huì)在 co_yield 之后返回 value。調(diào)用 next()(注釋的 第 2、3 行)會(huì)繼續(xù)這個(gè)協(xié)程，接下來的 getValue 調(diào)用會(huì)獲取這個(gè)值。在 getNext 調(diào)用之后，這個(gè)協(xié)程再一次暫停。其暫停會(huì)一直持續(xù)到下一次調(diào)用 next()。我的這個(gè)示例中有一個(gè)很大的未知，即 getNext 函數(shù)的返回值 Generator。 　　模塊(Module)

　　模塊部分簡(jiǎn)單介紹一下就好。模塊承諾能夠?qū)崿F(xiàn)：

　　更快的編譯時(shí)間;

　　宏的隔離;

　　表達(dá)代碼的邏輯結(jié)構(gòu);

　　不必再使用頭文件(header file);

　　擺脫丑陋的宏方法。

上述內(nèi)容就是C++20的四大新特性有哪些，你們學(xué)到知識(shí)或技能了嗎？如果還想學(xué)到更多技能或者豐富自己的知識(shí)儲(chǔ)備，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。