全网首发!!C++20新特性全在这一张图里了

共 16004字,需浏览 33分钟

 ·

2021-04-02 15:08

建了微信群,欢迎大家加群我个人微信号,拉大家进群!


前面写了C++11、C++14、C++17新特性系列文章,大家可以移步到这里


↓↓↓


C++11新特性,所有知识点都在这了!

C++14新特性的所有知识点全在这儿啦!

他来了,他来了,C++17新特性精华都在这了


没错,就差C++20新特性了,今天终于出炉啦。


目录


语言特性


比较运算<=>


对于 (a <=> b),如果a > b ,则运算结果>0,如果a < b,则运算结果<0,如果a==b,则运算结果等于0,注意下,运算符的结果类型会根据a和b的类型来决定,所以我们平时使用时候最好直接用auto,方便快捷。

#include <compare>#include <iostream> int main() {    double foo = 0.0;    double bar = 1.0;     auto res = foo <=> bar;     if (res < 0)        std::cout << "foo is less than bar";    else if (res == 0)        std::cout << "foo and bar are equal";    else if (res > 0)        std::cout << "foo is greater than bar";}


输出:

foo is less than bar


指定初始化(cppreference中列出来了这项,但是我没搞明白多了啥特性???知道的老铁请打在评论区):

struct A { int x; int y; int z; };A a{.y = 2, .x = 1}; // error; designator order does not match declaration orderA b{.x = 1, .z = 2};


这种乱序初始化方式在C语言中可以,但是在C++中是不可以的,C++里一定要按顺序初始化。


for循环括号里可以初始化

#include <iostream>#include <vector> int main() {    std::vector<int> v = {0, 1, 2, 3, 4, 5};     for (const int& i : v) // access by const reference        std::cout << i << ' ';    std::cout << '\n';     for (auto i : v) // access by value, the type of i is int        std::cout << i << ' ';    std::cout << '\n';     for (auto n = v.size(); auto i : v) // the init-statement (C++20)        std::cout << --n + i << ' ';    std::cout << '\n';}

多了一个char8_t类型,和普通的char没区别,就是容易区分出具体大小而已,就像int32_t与int一样。


[[no_unique_address]]:看着貌似没啥用,没具体关注...


[[likely]]和[[unlikely]]:在分支预测时,用于告诉编译器哪个分支更容易被执行,哪个不容易执行,方便编译器做优化。


constexpr long long fact(long long n) noexcept {    if (n > 1) [[likely]]        return n * fact(n - 1);    else [[unlikely]]        return 1;}


lambda表达式的捕获

C++20之前[=]会隐式捕获this,而C++20需要显式捕获,这样[=, this]

struct S2 { void f(int i); };void S2::f(int i){    [=]{};          // OK: by-copy capture default    [=, &i]{};      // OK: by-copy capture, except i is captured by reference    [=, *this]{};   // until C++17: Error: invalid syntax                    // since c++17: OK: captures the enclosing S2 by copy    [=, this] {};   // until C++20: Error: this when = is the default                    // since C++20: OK, same as [=]}


lambda表达式可以使用模板

// generic lambda, operator() is a template with two parametersauto glambda = []<class T>(T a, auto&& b) { return a < b; }; // generic lambda, operator() is a template with one parameter packauto f = []<typename ...Ts>(Ts&& ...ts) {   return foo(std::forward<Ts>(ts)...);};


consteval

consteval修饰的函数只会在编译期间执行,如果不能编译期间执行,则编译失败。

consteval int f() { return 42; }


constint

断言一个变量有静态初始化,即零初始化和常量初始化,否则程序是有问题的。

const char *g() { return "dynamic initialization"; }constexpr const char *f(bool p) { return p ? "constant initializer" : g(); } constinit const char *c = f(true); // OK// constinit const char *d = f(false); // error


删除了在很多上下文中需要使用typename来消除类型歧义的要求

template<typename IterT>void workWithIterator(IterT it){    typename std::iterator_traits<IterT>::value_type tmp(*it); // C++20前    std::iterator_traits<IterT>::value_type tmp(*it); // C++20}


结构体直接初始化

object {arg1, arg2, ... }; // C++11object { .designator = arg1 , .designator { arg2 } ... }; // C++20



协程

协程具体是什么不做过多介绍,它最大的特点就是可以使用顺序代码的逻辑执行异步的任务,让我们写异步代码非常的方便。


如果一个函数的定义有以下任何一种情况,那么它就是协程:


1. 使用co_await操作符暂停执行,直到恢复

task<> tcp_echo_server() {  char data[1024];  for (;;) {    size_t n = co_await socket.async_read_some(buffer(data));    co_await async_write(socket, buffer(data, n));  }}

2. 使用关键字co_yield暂停执行,返回一个值

generator<int> iota(int n = 0) {  while(true)    co_yield n++;}

3. 使用关键字co_return完成执行,返回一个值

lazy<int> f() {  co_return 7;}

每个协程都必须有一个返回类型来满足以下的许多要求。


示例代码:

#include <coroutine>#include <iostream>#include <stdexcept>#include <thread> auto switch_to_new_thread(std::jthread& out) {  struct awaitable {    std::jthread* p_out;    bool await_ready() { return false; }    void await_suspend(std::coroutine_handle<> h) {      std::jthread& out = *p_out;      if (out.joinable())        throw std::runtime_error("Output jthread parameter not empty");      out = std::jthread([h] { h.resume(); });      // Potential undefined behavior: accessing potentially destroyed *this      // std::cout << "New thread ID: " << p_out->get_id() << '\n';      std::cout << "New thread ID: " << out.get_id() << '\n'; // this is OK    }    void await_resume() {}  };  return awaitable{&out};} struct task{  struct promise_type {    task get_return_object() { return {}; }    std::suspend_never initial_suspend() { return {}; }    std::suspend_never final_suspend() noexcept { return {}; }    void return_void() {}    void unhandled_exception() {}  };}; task resuming_on_new_thread(std::jthread& out) {  std::cout << "Coroutine started on thread: " << std::this_thread::get_id() << '\n';  co_await switch_to_new_thread(out);  // awaiter destroyed here  std::cout << "Coroutine resumed on thread: " << std::this_thread::get_id() << '\n';} int main() {  std::jthread out;  resuming_on_new_thread(out);}


限制:


协程不能使用可变参数、普通返回语句或占位符返回类型(auto或Concept)。Constexpr函数、构造函数、析构函数和主函数不能是协程。


Modules:直接看代码

// helloworld.cppexport module helloworld;  // module declarationimport <iostream>;         // import declaration export void hello() {      // export declaration    std::cout << "Hello world!\n";}
// main.cppimport helloworld;  // import declaration int main() {    hello();}

modules使用方式和include差不多,但modules使用比include头文件速度更快,C++全球开发者大会中,C++之父贴出来过测试数据,modules效率比include高了25倍。



using 可以引用enum

enum class Animal {  kCat,  kGog  };int main() {    Animal animal;    using enum Animal;    switch(animal) {        case kCat:            break;    }}

Constraints and concepts约束和概念


类模板、函数模板和非模板函数(通常是类模板的成员)可以与一个约束相关联,这个约束指定了对模板实参的要求,这些实参可用于选择最合适的函数重载和模板特化。


这些需求的命名被称为概念。每个概念都是一个谓词,在编译时计算,并成为模板接口的一部分,在那里它被用作约束:

#include <string>#include <cstddef>#include <concepts>
template<typename T>concept Hashable = requires(T a) { { std::hash<T>{}(a) } -> std::convertible_to<std::size_t>;}; struct meow {}; // Constrained C++20 function template:template<Hashable T>void f(T) {}
int main() { using std::operator""s; f("abc"s); // OK, std::string satisfies Hashable //f(meow{}); // Error: meow does not satisfy Hashable}

缩写函数模板

void f1(auto); // same as template<class T> void f(T)void f2(C1 auto); // same as template<C1 T> void f2(T), if C1 is a conceptvoid f3(C2 auto...); // same as template<C2... Ts> void f3(Ts...), if C2 is a conceptvoid f4(const C3 auto*, C4 auto&); // same as template<C3 T, C4 U> void f4(const T*, U&);template <class T, C U>void g(T x, U y, C auto z); // same as template<class T, C U, C W> void g(T x, U y, W z);


新的library特性


std::format系列


std::format可用于替代printf,它的目的是补充现有的c++ I/O流库,并重用它的一些基础设施,如用户定义类型的重载插入操作符。

std::string message = std::format("The answer is {}.", 42);


增加日历和时区的支持


增加了std::atomic:让智能指针线程安全


source_location:可作为__LINE__ 、__func__这些宏的替代:

#include <iostream>#include <string_view>#include <source_location> void log(const std::string_view message,         const std::source_location& location = std::source_location::current()){    std::cout << "info: "              << location.file_name() << "("              << location.line() << ":"              << location.column() << ") `"              << location.function_name() << "` "              << message << '\n';} int main(int, char*[]){    log("Hello world!");}

span:类模板span可以表示一个片段。

#include <algorithm>#include <cstddef>#include <iostream>#include <span> template<class T, std::size_t N> [[nodiscard]]constexpr auto slide(std::span<T,N> s, std::size_t offset, std::size_t width) {    return s.subspan(offset, offset + width <= s.size() ? width : 0U);} template<class T, std::size_t N, std::size_t M> [[nodiscard]]constexpr bool starts_with(std::span<T,N> data, std::span<T,M> prefix) {    return data.size() >= prefix.size()         && std::equal(prefix.begin(), prefix.end(), data.begin());} template<class T, std::size_t N, std::size_t M> [[nodiscard]]constexpr bool ends_with(std::span<T,N> data, std::span<T,M> suffix) {    return data.size() >= suffix.size()         && std::equal(data.end() - suffix.size(), data.end(),                       suffix.end() - suffix.size());} template<class T, std::size_t N, std::size_t M> [[nodiscard]]constexpr bool contains(std::span<T,N> span, std::span<T,M> sub) {    return std::search(span.begin(), span.end(), sub.begin(), sub.end())        != span.end();} void print(const auto& seq) {    for (const auto& elem : seq) std::cout << elem << ' ';    std::cout << '\n';} int main(){    constexpr int a[] { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 };    constexpr int b[] { 8, 7, 6 };     for (std::size_t offset{}; ; ++offset) {        constexpr std::size_t width{6};        auto s = slide(std::span{a}, offset, width);        if (s.empty())            break;        print(s);    }     static_assert(starts_with(std::span{a}, std::span{a,4})        && starts_with(std::span{a+1, 4}, std::span{a+1,3})        && !starts_with(std::span{a}, std::span{b})        && !starts_with(std::span{a,8}, std::span{a+1,3})        && ends_with(std::span{a}, std::span{a+6,3})        && !ends_with(std::span{a}, std::span{a+6,2})        && contains(std::span{a}, std::span{a+1,4})        && !contains(std::span{a,8}, std::span{a,9}));}

endian:可获取当前平台是大端序还是小端序

#include <bit>#include <iostream> int main() {     if constexpr (std::endian::native == std::endian::big) {        std::cout << "big-endian" << '\n';    }    else if constexpr (std::endian::native == std::endian::little) {        std::cout << "little-endian"  << '\n';    }    else {        std::cout << "mixed-endian"  << '\n';    } }

make_shared 支持构造数组


std::remove_cvref看名字就知道,去除CV,去除引用

#include <iostream>#include <type_traits> int main(){    std::cout << std::boolalpha              << std::is_same_v<std::remove_cvref_t<int>, int> << '\n'              << std::is_same_v<std::remove_cvref_t<int&>, int> << '\n'              << std::is_same_v<std::remove_cvref_t<int&&>, int> << '\n'              << std::is_same_v<std::remove_cvref_t<const int&>, int> << '\n'              << std::is_same_v<std::remove_cvref_t<const int[2]>, int[2]> << '\n'              << std::is_same_v<std::remove_cvref_t<const int(&)[2]>, int[2]> << '\n'              << std::is_same_v<std::remove_cvref_t<int(int)>, int(int)> << '\n';}结果全是true

std::to_address:获得由p表示的地址,而不形成对p所指向的对象的引用。


线程同步

  • barrier:屏障

  • latch:CountDownLatch

  • counting_semaphore:信号量


std::jthread:之前的std::thread在析构时如果没有join或者detach会crash,而jthread在析构时会自动join。jthread也可以取消线程:request_stop()。

C++20也引进了一些中断线程执行的相关类:

  • stop_token:查询线程是否中断

  • stop_source:请求线程停止运行

  • stop_callback:stop_token执行时,可以触发的回调函数


basic_osyncstream:它是对std::basic_syncbuf的再包装,直接使用std::cout多线程下可能出现数据交叉,osyncstream不会发生这种情况。

{    std::osyncstream synced_out(std::cout); // synchronized wrapper for std::cout    synced_out << "Hello, ";    synced_out << "World!";    synced_out << std::endl; // flush is noted, but not yet performed    synced_out << "and more!\n";} // characters are transferred and std::cout is flushed

string的系列操作

  • string::starts_with

  • string::ends_with

  • string_view::starts_with

  • string::view::ends_with

#include <iostream>#include <string_view>#include <string> template <typename PrefixType>void test_prefix_print(const std::string& str, PrefixType prefix){    std::cout << '\'' << str << "' starts with '" << prefix << "': " <<        str.starts_with(prefix) << '\n';} int main(){    std::boolalpha(std::cout);        auto helloWorld = std::string("hello world");     test_prefix_print(helloWorld, std::string_view("hello"));     test_prefix_print(helloWorld, std::string_view("goodbye"));     test_prefix_print(helloWorld, 'h');     test_prefix_print(helloWorld, 'x');}

std::assume_aligned

templatestd::size_t N, class T >[[nodiscard]] constexpr T* assume_aligned(T* ptr);

指定多少字节对齐,来进一步生成有效的代码。

void f(int* p) {   int* p1 = std::assume_aligned<256>(p);   // Use p1, not p, to ensure benefit from the alignment assumption.   // However, the program has undefined behavior if p is not aligned   // regardless of whether p1 is used.}

bind_front:和使用std::bind绑定第一个参数效果相同


std::ssize:signed size

#include <iostream>#include <vector>#include <iterator> int main() {    std::vector<int> v = { 3, 1, 4 };    std::cout << std::size(v) << '\n';      int a[] = { -5, 10, 15 };    std::cout << std::size(a) << '\n';     // since C++20 the signed size (ssize) can avail    auto i = std::ssize(v);    for (--i; i != -1; --i) {        std::cout << v[i] << ' ';    }    std::cout << "\n" "i = " << i << '\n';}

midpoint 函数计算中位数


lerp函数计算线性差值:

constexpr double lerpdouble a, double b, double t) noexcept {    return a + t * (b - a);}

Ranges库:ranges库提供了用于处理元素范围的组件,包括各种视图适配器。表示连续元素或者连续元素的片段。

#include <ranges>#include <iostream> int main(){    auto const ints = {0,1,2,3,4,5};    auto even = [](int i) { return 0 == i % 2; };    auto square = [](int i) { return i * i; };     // "pipe" syntax of composing the views:    for (int i : ints | std::views::filter(even) | std::views::transform(square)) {        std::cout << i << ' ';    }     std::cout << '\n';     // a traditional "functional" composing syntax:    for (int i : std::views::transform(std::views::filter(ints, even), square)) {        std::cout << i << ' ';    }}输出:0 4 160 4 16

std::is_bounded_array:检查数组是不是有界


std::is_unbounded_array

#include <iostream>#include <type_traits> class A {}; int main() {    std::cout << std::boolalpha;    std::cout << std::is_bounded_array_v<A> << '\n';    std::cout << std::is_bounded_array_v<A[]> << '\n';    std::cout << std::is_bounded_array_v<A[3]> << '\n';    std::cout << std::is_bounded_array_v<float> << '\n';    std::cout << std::is_bounded_array_v<int> << '\n';    std::cout << std::is_bounded_array_v<int[]> << '\n';    std::cout << std::is_bounded_array_v<int[3]> << '\n';}

在numbers头文件中定义了一些数学常量

  • e

  • log2e

  • log10e

  • pi

  • inv_pi

  • inv_sqrtpi

  • ln2

  • ln10

  • sqrt2

  • sqrt3

  • inv_sqrt3

  • egamma

  • phi


贴一张cppreference的截图:


参考资料

https://en.cppreference.com/w/cpp/20

浏览 33
点赞
评论
收藏
分享

手机扫一扫分享

分享
举报
评论
图片
表情
推荐
点赞
评论
收藏
分享

手机扫一扫分享

分享
举报