C++ 新特性 | C++20 常用新特性介绍

目录

1、模块(Modules)

2、协程(Coroutines)

3、概念(Concepts)

4、范围(Ranges)

5、三向比较符（three-way comparison）

---

C++软件异常排查从入门到精通系列教程（专栏文章列表，欢迎订阅，持续更新...）https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/125529931C/C++实战进阶（专栏文章已更新390多篇，持续更新中...）https://blog.csdn.net/chenlycly/category_11931267.htmlWindows C++ 软件开发从入门到精通（专栏文章，持续更新中...）https://blog.csdn.net/chenlycly/category_12695902.htmlVC++常用功能开发汇总（专栏文章列表，欢迎订阅，持续更新...）https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/124272585C++软件分析工具从入门到精通案例集锦（专栏文章，持续更新中...）https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/131405795开源组件及数据库技术（专栏文章，持续更新中...）https://blog.csdn.net/chenlycly/category_12458859.html网络编程与网络问题分享（专栏文章，持续更新中...）https://blog.csdn.net/chenlycly/category_2276111.html       C++20是C++标准委员会于2020年12月发布的新标准，作为C++17的后继版本，C++20引入了许多新的特性和改进，旨在提高C++的表现力、可读性和可维护性，同时保持其高效性和灵活性。下面介绍一下C++20的一些新特性。

• 很多C++开源库会大规模地使用C++11及以上的新特性，比如WebRTC开源库，所以在阅读开源代码时需要了解C++11及以上新特性。我们在日常编码中会用到部分新特性，比如一些新的关键字（auto、nullptr、override、final等）、lambda表达式（匿名函数）、智能指针等。此外，现在很多C++开发岗位在面试时都会问到C++11或以上的新特性方面的内容。所以学习C++11及以上的新特性很有必要！
• C++新标准引入的诸多新特性，解决了语言上的部分缺陷，使得C++更得加高效灵活！但也使得C++变得更加臃肿复杂，更加难以驾驭！

1、模块(Modules)

       C++20中的模块(Modules)是用来取代头文件包含(include)的一种新的代码组织方式。模块可以提高编译速度,也增加了封装性。

       使用模块的步骤如下：
1）创建模块接口文件(.ixx文件),定义要导出的接口：

// hello.ixx
export module hello;export void sayHello();

2）创建模块实现文件(.cpp文件),实现接口：

// hello.cpp
module hello;void sayHello() 
{std::cout << "Hello World!\n"; 
}

3）在使用模块的文件中导入模块：

// main.cpp 
import hello;int main() 
{sayHello();
}

4）编译时需要添加-fmodules-ts参数。

       模块的好处是可以明确定义公开的接口,也避免头文件包含导致的重复定义等问题。编译生成的二进制格式可以跨平台兼容。但模块目前还没有被所有编译器广泛支持。

---

       在这里，给大家重点推荐一下我的几个热门畅销专栏，欢迎订阅：（博客主页还有其他专栏，可以去查看）

专栏1：（该精品技术专栏的订阅量已达到500多个，专栏中包含大量项目实战分析案例，有很强的实战参考价值，广受好评！专栏文章持续更新中，预计更新到200篇以上！欢迎订阅！）

C++软件调试与异常排查从入门到精通系列文章汇总https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/125529931

本专栏根据多年C++软件异常排查的项目实践，系统地总结了引发C++软件异常的常见原因以及排查C++软件异常的常用思路与方法，详细讲述了C++软件的调试方法与手段，以图文并茂的方式给出具体的项目问题实战分析实例（很有实战参考价值），带领大家逐步掌握C++软件调试与异常排查的相关技术，适合基础进阶和想做技术提升的相关C++开发人员！

考察一个开发人员的水平，一是看其编码及设计能力，二是要看其软件调试能力！所以软件调试能力（排查软件异常的能力）很重要，必须重视起来！能解决一般人解决不了的问题，既能提升个人能力及价值，也能体现对团队及公司的贡献！

专栏中的文章都是通过项目实战总结出来的，包含大量项目问题实战分析案例，有很强的实战参考价值！专栏文章还在持续更新中，预计文章篇数能更新到200篇以上！

专栏2：  

C++常用软件分析工具从入门到精通案例集锦汇总（专栏文章，持续更新中...）https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/131405795

常用的C++软件辅助分析工具有SPY++、PE工具、Dependency Walker、GDIView、Process Explorer、Process Monitor、API Monitor、Clumsy、Windbg、IDA Pro等，本专栏详细介绍如何使用这些工具去巧妙地分析和解决日常工作中遇到的问题，很有实战参考价值！

专栏3：（本专栏涵盖了多方面的内容，是当前重点打造的专栏，专栏文章已经更新到390多篇，持续更新中...）

C/C++实战进阶（专栏文章，持续更新中...）https://blog.csdn.net/chenlycly/category_11931267.html

以多年的开发实战为基础，总结并讲解一些的C/C++基础与项目实战进阶内容，以图文并茂的方式对相关知识点进行详细地展开与阐述！专栏涉及了C/C++领域多个方面的内容，包括C++基础及编程要点（模版泛型编程、STL容器及算法函数的使用等）、C++11及以上新特性（不仅看开源代码会用到，日常编码中也会用到部分新特性，面试时也会涉及到）、常用C++开源库的介绍与使用、代码分享（调用系统API、使用开源库）、常用编程技术（动态库、多线程、多进程、数据库及网络编程等）、软件UI编程（Win32/duilib/QT/MFC）、C++软件调试技术（排查软件异常的手段与方法、分析C++软件异常的基础知识、常用软件分析工具使用、实战问题分析案例等）、设计模式、网络基础知识与网络问题分析进阶内容等。

专栏4：   

VC++常用功能开发汇总（专栏文章，持续更新中...）https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/124272585

将10多年C++开发实践中常用的功能，以高质量的代码展现出来。这些常用的高质量规范代码，可以直接拿到项目中使用，能有效地解决软件开发过程中遇到的问题。

专栏5： 

Windows C++ 软件开发从入门到精通（专栏文章，持续更新中...）https://blog.csdn.net/chenlycly/category_12695902.html

根据多年C++软件开发实践，详细地总结了Windows C++ 应用软件开发相关技术实现细节，分享了大量的实战案例，很有实战参考价值。

---

2、协程(Coroutines)

       C++20引入了协程支持，执行一些异步的任务，使得异步编程更加方便和可读。协程是一种轻量级的并发机制，可以简化异步编程和无阻塞IO的处理。

      协程的基本语法是：

// 定义一个协程
coroutine<返回值类型> 协程名称();// 使用 co_await 语句暂停/恢复协程
co_await some_expression; // 协程最后需要一个 co_return 语句返回值
co_return some_value;

       使用协程的实例：

#include <coroutine>task<int> getValue() 
{int value = co_await getValueFromNetwork();// do somethingco_return value; 
}int main() 
{auto result = getValue(); // 不会堵塞auto value = result.get(); // 获取协程返回值}

       在上面代码中,getValue() 被定义为一个协程，它可以通过co_await语句暂停自身，等待getValueFromNetwork()完成网络操作后再继续执行。

       主函数调用getValue()只会启动协程任务，并不会堵塞，可以同时干其他事情。后面再通过result.get()来获取协程执行结束后的返回值。这样就可以实现一种异步的编程模式了。

3、概念(Concepts)

       C++20引入了概念(Concepts)，这是一种新的语言特性，用于对模板参数进行约束。它允许开发者以更直观和可理解的方式表达模板的约束条件，从而简化模板编程并提高代码的可读性。概念可以明确地指定模板参数需要满足的要求，使代码更清晰易懂。

       定义一个概念的语法如下：

template <typename T>
concept MyConcept = requires(T t) {t.someOperation();
};

      实例1：限定类型必须是可increment的：

concept Incrementable = requires(T x) {++x; // 必须支持++运算  
};template <Incrementable T>
void incTwice(T &num) 
{++num;++num;
}incTwice(a); // 编译失败,如果a不支持++

      实例2：限定类型必须可比较：

concept EqualityComparable = requires(T a, T b) {{a == b} -> bool; // 必须可比较
};template <EqualityComparable T>
bool isEqual(T a, T b) {return a == b; 
}

       实例3：使用嵌套约束：

concept NestedConstraint = EqualityComparable && Incrementable; template <NestedConstraint T>
void func(T x) {//...
}

       实例4：约束类的属性和行为:

concept Drawable = requires(T x) {x.draw();   // 必须有draw方法x.x;        // 必须有x坐标x.y;        // 必须有y坐标
};

       以前在C++模板中，无法对传递进来的类型进行有效性检查，只能简单地使用或不使用，容易造成难以调试的错误，概念允许我们明确地定义模板参数需要满足哪些条件，比如必须有某个成员函数，必须可转换为某种类型等。如果传入的类型不满足概念的要求，会直接导致编译错误，使问题更早暴露。

4、范围(Ranges)

      C++20新增了一个统一且功能强大的范围操作库，简化了对容器、视图以及迭代器的处理。Ranges库提供了一套丰富的算法和工具，使得处理数据序列变得更加直观和高效。

      Ranges库主要特点包括:

• 引入范围range的抽象概念,如数组、容器都可以视为一个range。
• 统一开始和结束的迭代器概念为range的begin和end。
• 算法可以直接作用于不同的range上,而不仅仅是容器。
• 支持各种新的range Adaptor,可以将范围进行转换、过滤等。

下面是一个使用范围的简单例子：

#include <iostream>
#include <ranges>
#include <vector>int main() 
{std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5}; // 用基于范围的for循环迭代for (int i : vec | std::views::filter([](int i){return i % 2 == 0;})) {std::cout << i << " "; }// 输出:2 4
}

这里通过views::filter() adapter将vec转换为一个过滤后的range,然后用range-based for循环进行迭代。

       这种基于范围的编程方式可以大大简化迭代操作，而且可重用性强，非常适合函数式编程范式。

       算法作用于范围的实例：

std::vector<int> vec = {3,1,4,5,2};std::ranges::sort(vec); // 输出 1 2 3 4 5
for (int i : vec) 
{std::cout << i << " ";
}

总之，范围大大简化了迭代器和算法的使用，是C++现代化编程方式的重要进步。

5、三向比较符（three-way comparison）

       C++20 引入了 <=> 三向比较运算符,可以用来替代之前的 ==,!=,<,<=,>]>= 等二元比较运算符。三向比较运算符按照下面的规则进行比较：

• 如果左边小于右边，返回 -1
• 如果左边等于右边，返回 0
• 如果左边大于右边，返回 1

      一些使用三向比较运算符的示例：

int a = 1, b = 2;if (a <=> b == -1) {// a < b
} if (a <=> b == 0) { // a == b
}if (a <=> b == 1) {// a > b
}std::sort(vec.begin(), vec.end(), [](int a, int b) {return a <=> b; // 升序
});

       三向比较运算符提高了代码可读性，也统一了所有比较操作的方式。编译器可以更好地优化三向比较。总体来说，三向比较使代码更简洁易读，也更符合现代C++的编程思想，可以替代传统的二元比较运算符。