解读C++即将迎来的重大更新（二）：C++20的核心语言 选自modernescpp 作者：JP Tech等 机器之心编译 参与：Panda、杜伟 C++20（C++ 编程语言标准 2020 版）将是 C++ 语言一次非常重大的更新，将为这门语言引入大量新特性。C++ 开发者 Rainer Grimm 通过一系列博客文章介绍 C++20 的新特性。目前这个系列文章已经更新了两篇，本篇是第二篇，主要介绍了 C++20 的核心语言（包括一些新的运算符和指示符）。 C++20 的核心语言之前的一篇博客概览式地介绍了 C++20 的概念、范围、协程和模块，下面开始介绍它的核心语言。 三路比较运算符 三路比较运算符 通常被称为太空船运算符。飞船运算符能确定两个值 A 和 B 谁大谁小或相等。编译器可以自动生成三路比较运算符。你只需要用 default 礼貌地要求它即可。在这种情况下，你会得到所有六种比较运算符：==、!=、=、=。 #includecompare structMyInt{ intvalue; MyInt(intvalue):value{value}{} autooperator(constMyIntconst=default; }; 默认的 执行的是字典顺序比较（lexicographical comparison），使用从基类开始从左到右并以声明顺序（declaration order）使用非静态元素的顺序。 微软的博客上有一些相当复杂精细的示例：https://devblogs.microsoft.com/cppblog/simplify-your-code-with-rocket-science-c20s-spaceship-operator/ structBasics{ int char float double autooperator(constBasicsconst=default; }; structArrays{ intai[1]; charac[2]; floataf[3]; doublead[2][2]; autooperator(constArraysconst=default; }; structBases:Basics,Arrays{ autooperator(constBasesconst=default; }; intmain(){ constexprBasesa={{0,'c',1.f,1.}, {{1},{'a','b'},{1.f,2.f,3.f},{{1.,2.},{3.,4.}}} constexprBasesb={{0,'c',1.f,1.}, {{1},{'a','b'},{1.f,2.f,3.f},{{1.,2.},{3.,4.}}} static_assert(a== static_assert(!(a!= static_assert(!(a static_assert(a= static_assert(!(a static_assert(a= } 我认为，这个代码段中最复杂的部分不是太空船运算符，而是使用聚合初始化（aggregate initialisation）来实现 Base 的初始化。聚合初始化本质上意味着如果所有元素是公开的，那么你可以直接初始化类类型（class、struct 或 union）的元素。在这个案例中，你可以使用示例中那样的 braced-initialisation-list。好吧，这确实经过了简化，详见：https://en.cppreference.com/w/cpp/language/aggregate_initialization将字符串文字作为模板参数在 C++20 之前，你不能将字符串用作非类型的模板参数。使用 C++20 时，你则可以这么做。我们可以在标准定义的 basic_fixed_string 中使用它们，其有一个 constexpr 构造函数。这个 constexpr 构造函数能在编译时实例化这个固定字符串。 templatestd::basic_fixed_stringT classFoo{ staticconstexprcharconst*Name= public: voidhello()const; }; intmain(){ Foo"Hello!"foo; foo.hello(); } constexpr 虚拟函数 由于动态类型是未知的，所以无法在常量表达式（constant expression）中调用虚拟函数。这个限制将在 C++20 中被解除。 指定初始化器 我首先谈谈聚合初始化。下面是一个简单示例： //aggregateInitialisation.cpp #includeiostream structPoint2D{ int int }; classPoint3D{ public: int int int }; intmain(){ std::coutstd::endl; Point2Dpoint2D{1,2}; Point3Dpoint3D{1,2,3}; std::cout"point2D:"point2D.x""point2D.ystd::endl; std::cout"point3D:"point3D.x""point3D.y""point3D.zstd::endl; std::coutstd::endl; } 我认为无需对这个程序进行解释。看看这个程序的输出： 显式总比隐式好。我们看看这是什么意思。程序 aggregateInitialisation.cpp 中的初始化非常容易出错，因为你可能写反这个构造函数的参数，而且你永远没法察觉。来自 C99 的指定初始化器就能在这里大显身手了。 //designatedInitializer.cpp #includeiostream structPoint2D{ int int }; classPoint3D{ public: int int int }; intmain(){ std::coutstd::endl; Point2Dpoint2D{.x=1,.y=2}; //Point2Dpoint2d{.y=2,.x=//(1)error Point3Dpoint3D{.x=1,.y=2,.z=2}; //Point3Dpoint3D{.x=1,.z=2}//(2){1,0,2} std::cout"point2D:"point2D.x""point2D.ystd::endl; std::cout"point3D:"point3D.x""point3D.y""point3D.zstd::endl; std::coutstd::endl; } 实例 Point2d 和 Point3D 的参数从名称就能看出来。这个程序的输出就等同于程序 aggregateInitialisation.cpp 的输出。带注释（1）和（2）的行很有意思。行（1）会报错，因为指定器的顺序与它们的声明顺序不匹配。在（3）行中，y 的指定器缺失了。在这个案例中，y 会被初始化为 0，比如使用 braces-initialisation-list {1, 0, 3}.对 lambda 的各种改进C++20 在 lambda 方面的改进也很多。如果你想要了解改动的细节，请参阅 Bartek 的博客：https://www.bfilipek.com/2019/02/lambdas-story-part1.html，里面介绍了 C++17 和 C++20 中的 lambda 改进。总之，我们会迎来两个有意思的变化。允许 [=, this] 作为 lambda capture，并通过 [=] 弃用这个的隐式 capture structLambda{ autofoo(){ return[=]{std::coutsstd::endl; } std::string }; structLambdaCpp20{ autofoo(){ return[=,this]{std::coutsstd::endl; } std::string }; 在 C++20 中，通过在结构体 lambda 中复制而实现隐式 [=] capture 会出现弃用警告。如果你通过复制 [=, this] 来显式地获取它，就不会收到 C++20 的弃用警告。模板 lambda 你可能和我一样，最先想到的是：我们为什么需要模板 lambda？当你用 C++14 的 [](auto x){ return x; } 写一个通用 lambda 时，编译器会自动使用一个模板化的调用运算符来生成一个类： templatetypenameT Toperator(Tx)const{ return } 有时候，你想要定义一个只对某个特定类型（如 std::vector）有效的 lambda。现在，模板 lambda 能帮我们做到这一点。你可以不使用类型参数，而是使用概念： autofoo=[]typenameT(std::vectorconstvec){ //dovectorspecificstuff 新属性：[[likely]] 和 [[unlikely]]C++20 有 [[likely]] 和 [[unlikely]] 两个新属性。这两个新属性都允许为优化器提供提示：执行的路径是更可能或是更不可能。 for(size_ti=0;iv.size();++i){ if(unlikely(v[i]0))sum-=sqrt(-v[i]); elsesum+=sqrt(v[i]); } 指示符 consteval 和 constinit新的指示符 consteval 会创建一个即时函数。对于一个即时函数，每一次函数调用都必然产生一个编译时常量表达式。即时函数是隐式的 constexpr 函数。 constevalintsqr(intn){ return } constexprintr=sqr(100);//OK intx=100; intr2=sqr(x);//Error 因为 x 不是常量表达式，所以最后的赋值会出错。因此，编译时不会执行 sqr(x)。constinit 会确保有静态存储持续的变量在编译时被初始化。静态存储持续（static storage duration）的意思是对象会在程序开始时分配，在程序结束时又会重新分配。对于命名空间范围内声明的对象（全局对象），声明为 static 或 extern 的对象有静态存储持续。std::source_location C++11 有两个宏 __LINE__ 和 __FILE__ 来获取代码行和文件的信息。而在 C++20 中，类 source_location 能提供有关源代码的文件名、行号、列号和函数名信息。下面这个来自 cppreference.com的示例展示了第一种用途： #includeiostream #includestring_view #includesource_location voidlog(std::string_viewmessage, conststd::source_locationlocation=std::source_location::current()) { std::cout"info:" location.file_name()":" location.line()"" message'\n'; } intmain() { log("Helloworld!");//info:main.cpp:15Helloworld! } 原文链接：https://www.modernescpp.com/index.php/c-20-the-core-language 本文为机器之心编译，转载请联系本公众号获得授权。 ?------------------------------------------------加入机器之心（全职记者 / 实习生）：hr@jiqizhixin.com投稿或寻求报道：content@jiqizhixin.com广告 & 商务合作：bd@jiqizhixin.com