c++20新特性

c++20新特性

C++20 是 C++ 标准的一个重要版本，引入了许多新特性和改进，以下是一些主要的新特性：

1. 语言特性

模块（Modules）

模块通过引入“导入（import）”和“导出（export）”概念，替代传统的头文件机制，减少了编译时间，避免头文件互相包含的问题，使代码组织更清晰。例如：

// example_module.cppm
export module example_module;
export namespace Example {
    class Student {
        std::string name;
        int age;
    public:
        Student(std::string _name, int _age) : name(_name), age(_age) {}
        std::string getName() const { return name; }
        int getAge() const { return age; }
    };
}

// main.cpp
import example_module;
int main() {
    Example::Student stu("billy", 18);
    return 0;
}

协程（Coroutines）

协程是一个特殊的函数，可以在执行过程中挂起（suspend）并在稍后恢复（resume）。它让异步编程更接近同步编程风格，减少了异步操作的复杂度。例如：

std::future<int> coroutine() {
    auto task = std::async(std::launch::async, []() {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
        return 42;
    });
    int result = co_await std::move(task);
    co_return result;
}

概念（Concepts）

概念为模板编程提供了更强大的类型约束机制，使得代码更加清晰、易读，并且能够在编译期更早地发现错误。例如：

template <typename T>
concept Integral = std::is_integral_v<T>;
template <Integral T>
T add(T a, T b) {
    return a + b;
}

consteval

consteval用于声明一个函数必须在编译时求值，如果在运行时调用，编译器会报错。这进一步扩展了C++的编译时计算能力。例如：

consteval int square(int x) {
    return x * x;
}

constexpr的增强

C++20进一步扩展了constexpr的功能，允许在constexpr函数中使用更多语言特性，如动态内存分配。

[[likely]]和[[unlikely]]属性

这些属性用于向编译器提供分支预测的提示，帮助优化代码。例如：

if (condition) [[likely]] {
    // 代码块
} else [[unlikely]] {
    // 代码块
}

默认模板参数的扩展

允许为模板的非类型参数和模板模板参数提供默认值。

2. 标准库特性

std::span

std::span 是一个轻量级、非拥有的视图，可以表示连续的对象序列，提供了一种安全且高效的方式来处理数组、std::array、std::vector 等连续存储的数据结构。例如：

std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
std::span<int> vecSpan(vec);

std::jthread

std::jthread 是一个新线程类，相比 std::thread 更安全，会自动处理线程的清理工作，并提供内置的停止机制。例如：

void cancellableThread(std::stop_token st) {
    while (!st.stop_requested()) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    }
}
int main() {
    std::jthread jt(cancellableThread);
    jt.request_stop();
}

同步原语：std::latch 和 std::barrier

std::latch 是一种一次性的同步原语，std::barrier 是一种可重复使用的同步原语，用于在多线程环境中协调线程的执行。

std::source_location

提供了获取当前代码位置（如文件名、行号）的功能，类似于__FILE__和__LINE__，但更灵活。

std::ranges库

提供了范围（Range）的概念，支持范围的迭代、算法操作等，进一步扩展了STL的功能。

std::format

提供了类似于Python的str.format()的格式化字符串功能，比传统的std::stringstream更安全、更灵活。

3. 其他改进

Lambda 表达式的增强

C++20 引入了模板 Lambda 和约束 Lambda，允许在 Lambda 表达式中使用模板参数和类型约束。例如：

cpp复制

auto add = [](auto a, auto b) { return a + b; };

三向比较运算符（<=>）

三向比较运算符可以简化比较逻辑，返回一个强类型的结果（std::strong_ordering 或 std::weak_ordering）。

上述只是列举了部分新特性，详细的可以查看官方文档！