淺談C++20新增內(nèi)容

更新時(shí)間：2025年04月07日 08:29:43 作者：點(diǎn)云SLAM

C++20 是 C++ 語言的一次重大更新,它引入了許多新特性,本文主要介紹了淺談C++20新增內(nèi)容,具有一定的參考價(jià)值,感興趣的可以了解一下

1. 概念（Concepts）
2. 范圍庫（Ranges）
3. 協(xié)程（Coroutines）
4. std::span（輕量級(jí)數(shù)組視圖）
5. 三路比較運(yùn)算符（<=>，Spaceship Operator）
6. constexpr 關(guān)鍵字增強(qiáng)
7. 模塊（Modules）
8. std::jthread（自動(dòng)管理的線程）
9. std::bit_cast（高效的類型轉(zhuǎn)換）
10. std::format（格式化字符串）
11. std::ranges::views::zip（打包多個(gè)容器）
12. std::stop_token（線程取消機(jī)制）
總結(jié)

C++20 是 C++ 語言的一次重大更新，它引入了許多新特性，使代碼更現(xiàn)代化、簡潔且高效。以下是 C++20 的主要新增內(nèi)容：

1. 概念（Concepts）

概念用于約束模板參數(shù)，使模板編程更加直觀和安全。

#include <concepts>
#include <iostream>

template <std::integral T>  // 約束 T 必須是整數(shù)類型
T add(T a, T b) {
    return a + b;
}

int main() {
    std::cout << add(3, 4) << "\n"; // OK
    // std::cout << add(3.5, 4.2); // 編譯錯(cuò)誤：double 不是整數(shù)
}

2. 范圍庫（Ranges）

C++20 引入了 std::ranges 以更優(yōu)雅地操作序列。

#include <ranges>
#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
    for (int x : v | std::views::filter([](int n) { return n % 2 == 0; })) {
        std::cout << x << " ";  // 輸出: 2 4
    }
}

3. 協(xié)程（Coroutines）

C++20 引入了協(xié)程，使得異步編程更加高效。

#include <coroutine>
#include <iostream>

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 example() {
    std::cout << "Hello, ";
    co_await std::suspend_always{};
    std::cout << "World!\n";
}

int main() {
    example();  // 輸出: Hello,
}

4. std::span（輕量級(jí)數(shù)組視圖）

std::span 提供更安全和高效的數(shù)組訪問方式，無需拷貝數(shù)據(jù)。

#include <span>
#include <iostream>

void print(std::span<int> s) {
    for (int n : s) std::cout << n << " ";
}

int main() {
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    print(arr);  // 自動(dòng)推導(dǎo)為 span
}

5. 三路比較運(yùn)算符（<=>，Spaceship Operator）

引入三路比較運(yùn)算符 operator<=>，簡化比較運(yùn)算符的定義。

#include <iostream>
#include <compare>

struct Point {
    int x, y;
    auto operator<=>(const Point&) const = default;  // 自動(dòng)生成所有比較運(yùn)算符
};

int main() {
    Point p1{1, 2}, p2{2, 3};
    std::cout << (p1 < p2) << "\n";  // 輸出: 1 (true)
}

6. constexpr 關(guān)鍵字增強(qiáng)

C++20 允許 constexpr 函數(shù)包含 try-catch 語句和動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配。

#include <vector>

constexpr int sum(const std::vector<int>& v) {
    int total = 0;
    for (int n : v) total += n;
    return total;
}

int main() {
    constexpr std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
    static_assert(sum(v) == 15);
}

7. 模塊（Modules）

C++20 引入模塊化機(jī)制，減少 #include 依賴，提高編譯速度。

// mymodule.cpp
export module mymodule;
export int add(int a, int b) { return a + b; }

// main.cpp
import mymodule;
#include <iostream>

int main() {
    std::cout << add(3, 4) << "\n";  // 輸出: 7
}

8. std::jthread（自動(dòng)管理的線程）

C++20 引入 std::jthread，在析構(gòu)時(shí)自動(dòng) join() 線程，防止資源泄露。

#include <thread>
#include <iostream>

int main() {
    std::jthread t([] { std::cout << "Running in thread\n"; });
}  // `t` 自動(dòng) `join()`，無需手動(dòng)管理

9. std::bit_cast（高效的類型轉(zhuǎn)換）

std::bit_cast<T>(value) 用于無損轉(zhuǎn)換 POD 類型，無額外開銷。

#include <bit>
#include <iostream>

int main() {
    float f = 3.14f;
    int i = std::bit_cast<int>(f);
    std::cout << i << "\n";  // 按位轉(zhuǎn)換，無額外開銷
}

10. std::format（格式化字符串）

類似 printf 的格式化 API，但更安全。

#include <format>
#include <iostream>

int main() {
    std::cout << std::format("Hello, {}!", "world") << "\n";  // 輸出: Hello, world!
}

11. std::ranges::views::zip（打包多個(gè)容器）

C++20 提供 std::ranges::views::zip 讓多個(gè)容器同步迭代。

#include <ranges>
#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> a = {1, 2, 3};
    std::vector<std::string> b = {"one", "two", "three"};

    for (auto [x, y] : std::views::zip(a, b)) {
        std::cout << x << " -> " << y << "\n";
    }
}

12. std::stop_token（線程取消機(jī)制）

C++20 引入 std::stop_token，用于安全地取消線程。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <stop_token>

void task(std::stop_token st) {
    while (!st.stop_requested()) {
        std::cout << "Working...\n";
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500));
    }
}

int main() {
    std::jthread t(task);
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
    t.request_stop();  // 取消線程
}