解读C++即将迎来的重大更新（一）：C++20的四大新特性

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机器之心

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。近日，C++ 开发者 Rainer Grimm 正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，本篇是第一篇，主要介绍了 C++20 的 Big Four（四大新特性：概念、范围、协程和模块）以及核心语言（包括一些新的运算符和指示符）。

C++20 有很多更新，上图展示了 C++20 更新的概况。下面作者首先介绍 了 C++20 的编译器支持情况，然后介绍 The Big Four（四大新特性）以及核心语言方面的新特性。

C++20 的编译器支持

适应新特性的最简单方法是试用它们。那么接下来我们就面临着这个问题：哪些编译器支持 C++20 的哪些特性？一般来说，cppreference.com/compiler_support_能提供在核心语言和库方面的答案。

简单来说，全新的 GCC、Clang 和 EDG 编译器能提供对核心语言的最佳支持。此外，MSVC 和 Apple Clang 编译器也支持许多 C++20 特性。

C++20 核心语言特征。

库方面的情况类似。GCC 在库方面的支持最好，接下来是 Clang 和 MSVC 编译器。

C++20 库特征。

上面的截图仅展示了对应表格的前面一部分，可以看出这些编译器的表现并不是非常令人满意。即使你使用的是全新的编译器，这些编译器仍然不支持很多新特性。

通常来说，你能找到尝试这些新特性的方法。下面是两个示例：

概念：

GCC 支持概念的前一个版本；

std::jthread：

GitHub 上有一个实现草案，来自 Nicolai Josuttis：

https://github.com/josuttis/jthread

简单来说，问题没有那么严重。只需要一些调整修改，很多新特性就能进行尝试。如有必要，我会提到如何进行这样的修改。

四大新特性

概念（concept）

使用模板进行通用编程的关键思想是定义能通过各种类型（type）使用的函数和类。但是，在实例化模板时经常会出现用错类型的问题，其结果通常是几页难懂的报错信息。

现在概念来了，这个问题可以休矣。概念让你能为模板编写要求，而编译器则可以检查这个要求。概念革新了我们思考和编写通用代码的方式。原因如下：

模板的要求是接口的一部分；

类模板中的函数重载或特殊化可以基于概念进行；

因为编译器能够比较模板参数的要求与实际的模板参数，所以能得到更好的报错信息。

但是，这还不是全部。

你可以使用预定义的概念，也可以定义你自己的概念；

auto 和概念的用法统一到了一起。你可以不使用 auto，而是使用概念；

如果一个函数声明使用了一个概念，那么它会自动变成一个函数模板。由此，编写函数模板就变得与编写函数一样简单。

下面的代码片段展示了一个简单概念 Integral 的定义和使用方式：

template

concept bool Integral(){

return std::is_integral::value;

}

Integral auto gcd(Integral auto a,

Integral auto b){

if( b == 0 ) return a;

else return gcd(b, a % b);

}

Integral 这个概念需要 std::is_integral::value 中的类型参数 T。std::is_integral::value 这个函数来自 type-traits 库，它能在 T 为整数检查编译时间。如果 std::is_integral::value 的值为 true，则没有问题。如果不为 true，则你会收到一个编译时间报错。如果你很好奇（你也应该好奇），我的这篇文章介绍了 type-traits 库：https://www.modernescpp.com/index.php/tag/type-traits。

gcd 算法是基于欧几里德算法确定最大公约数（greatest common divisor）。我使用了这个缩写函数模板句法来定义 gcd。gcd 要求其参数和返回类型支持概念 Integral。gcd 是一类对参数和返回值都有要求的函数模板。当我删除这个句法糖（syntactic sugar）时，也许你能看到 gcd 的真正本质。

下面这段代码在语义上与 gcd 算法等效：