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浅谈C++20新增内容

 更新时间：2025年04月07日 08:29:43   作者：点云SLAM  
C++20 是 C++ 语言的一次重大更新,它引入了许多新特性,本文主要介绍了浅谈C++20新增内容,具有一定的参考价值,感兴趣的可以了解一下

C++20 是 C++ 语言的一次重大更新，它引入了许多新特性，使代码更现代化、简洁且高效。以下是 C++20 的主要新增内容：

1. 概念（Concepts）

概念用于约束模板参数，使模板编程更加直观和安全。

#include <concepts>
#include <iostream>

template <std::integral T>  // 约束 T 必须是整数类型
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); // 编译错误：double 不是整数
}

2. 范围库（Ranges）

C++20 引入了 std::ranges 以更优雅地操作序列。

#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 << " ";  // 输出: 2 4
    }
}

3. 协程（Coroutines）

C++20 引入了协程，使得异步编程更加高效。

#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();  // 输出: Hello,
}

4. std::span（轻量级数组视图）

std::span 提供更安全和高效的数组访问方式，无需拷贝数据。

#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);  // 自动推导为 span
}

5. 三路比较运算符（<=>，Spaceship Operator）

引入三路比较运算符 operator<=>，简化比较运算符的定义。

#include <iostream>
#include <compare>

struct Point {
    int x, y;
    auto operator<=>(const Point&) const = default;  // 自动生成所有比较运算符
};

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

6. constexpr 关键字增强

C++20 允许 constexpr 函数包含 try-catch 语句和动态内存分配。

#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. 模块（Modules）

C++20 引入模块化机制，减少 #include 依赖，提高编译速度。

// 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";  // 输出: 7
}

8. std::jthread（自动管理的线程）

C++20 引入 std::jthread，在析构时自动 join() 线程，防止资源泄露。

#include <thread>
#include <iostream>

int main() {
    std::jthread t([] { std::cout << "Running in thread\n"; });
}  // `t` 自动 `join()`，无需手动管理

9. std::bit_cast（高效的类型转换）

std::bit_cast<T>(value) 用于无损转换 POD 类型，无额外开销。

#include <bit>
#include <iostream>

int main() {
    float f = 3.14f;
    int i = std::bit_cast<int>(f);
    std::cout << i << "\n";  // 按位转换，无额外开销
}

10. std::format（格式化字符串）

类似 printf 的格式化 API，但更安全。

#include <format>
#include <iostream>

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

11. std::ranges::views::zip（打包多个容器）

C++20 提供 std::ranges::views::zip 让多个容器同步迭代。

#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（线程取消机制）

C++20 引入 std::stop_token，用于安全地取消线程。

#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();  // 取消线程
}

总结

C++20 是 C++11 以来最重要的一次更新，新增的特性大大提升了代码的 可读性、可维护性 和 性能，主要包括：

  • 更好的模板编程：概念 (concepts)、if constexpr
  • 更现代的 STL：std::span、std::format、std::ranges
  • 更优雅的多线程支持：std::jthread、std::stop_token
  • 协程 (coroutines)：支持 co_await 语法
  • 编译速度优化：模块 (modules)

C++20 提供了更现代化的编程方式，使开发更加 高效、安全，是值得学习和使用的版本！

到此这篇关于浅谈C++20新增内容的文章就介绍到这了,更多相关C++20新增内容内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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