C++怎么使用C++20新特性 C++20新特性的应用示例-C++-PHP中文网

C++怎么使用C++20新特性 C++20新特性的应用示例

尼克

发布： 2025-06-26 17:43:02

原创

856人浏览过

c++++20引入了多个关键特性提升代码效率与可维护性。1.concepts通过在编译时约束模板参数类型，减少错误并提高可读性；2.ranges使用管道操作符组合数据处理步骤，支持惰性求值以优化性能；3.coroutines允许暂停和恢复函数执行，简化异步编程；4.modules替代传统头文件，加快大型项目编译速度；5.designated initializers通过按名称初始化结构体成员增强代码清晰度。

C++怎么使用C++20新特性 C++20新特性的应用示例

C++20 引入了一系列令人兴奋的新特性，它们能显著提升代码的效率、可读性和可维护性。掌握这些特性，可以让你编写更现代、更强大的 C++ 代码。

解决方案

C++20 引入了许多激动人心的新特性，以下是一些关键特性的使用方法和示例：

1. Concepts:

立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；

Concepts 是一种对模板参数进行约束的方式，它允许你在编译时检查模板参数是否满足特定的要求。这可以提高代码的可读性和可维护性，并减少编译错误。

#include <iostream>
#include <concepts>

// 定义一个 Concept，要求类型 T 必须支持 operator+
template<typename T>
concept Addable = requires(T a, T b) {
    a + b;
};

// 使用 Concept 约束模板参数
template<Addable T>
T add(T a, T b) {
    return a + b;
}

int main() {
    std::cout << add(1, 2) << std::endl; // 正确：int 类型支持 operator+
    // add("hello", "world"); // 错误：std::string 不满足 Addable Concept (C++23 修复了字符串拼接问题)
    return 0;
}

登录后复制

2. Ranges:

Ranges 提供了一种更简洁、更强大的方式来处理序列数据。它们允许你使用管道操作符 (|) 来组合多个操作，从而使代码更易于阅读和理解。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <ranges>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};

    // 使用 Ranges 过滤偶数，然后将它们乘以 2
    auto results = numbers | std::views::filter([](int n) { return n % 2 == 0; })
                           | std::views::transform([](int n) { return n * 2; });

    // 打印结果
    for (int n : results) {
        std::cout << n << " ";
    }
    std::cout << std::endl; // 输出：4 8 12 16 20

    return 0;
}

登录后复制

3. Coroutines:

协程是一种可以暂停和恢复执行的函数。它们可以用于编写异步代码，例如处理网络请求或用户输入。

#include <iostream>
#include <coroutine>

struct MyCoroutine {
    struct promise_type {
        int value;

        MyCoroutine get_return_object() { return {std::coroutine_handle<promise_type>::from_promise(*this)}; }
        std::suspend_never initial_suspend() { return {}; }
        std::suspend_never final_suspend() noexcept { return {}; }
        void unhandled_exception() {}
        void return_value(int v) { value = v; }
    };

    std::coroutine_handle<promise_type> handle;
};


MyCoroutine my_coroutine() {
    std::cout << "Coroutine started" << std::endl;
    co_return 42;
}

int main() {
    MyCoroutine coro = my_coroutine();
    std::cout << "Coroutine returned: " << coro.handle.promise().value << std::endl;
    coro.handle.destroy();
    return 0;
}

登录后复制

4. Modules:

模块提供了一种更好的方式来组织和管理 C++ 代码。它们可以减少编译时间，并提高代码的可重用性。

// my_module.ixx (模块接口单元)
export module my_module;

export int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

// main.cpp
import my_module;
#include <iostream>

int main() {
    std::cout << add(5, 3) << std::endl; // 输出：8
    return 0;
}

登录后复制

5. Designated Initializers:

指定初始化器允许你按名称初始化结构体或类的成员。这可以提高代码的可读性，并减少出错的可能性。

struct Point {
    int x;
    int y;
};

int main() {
    Point p = {.x = 10, .y = 20};
    std::cout << "x: " << p.x << ", y: " << p.y << std::endl; // 输出：x: 10, y: 20
    return 0;
}

登录后复制

如何启用 C++20 特性？

要使用 C++20 特性，你需要一个支持 C++20 的编译器。常见的编译器（如 GCC、Clang 和 MSVC）都已经支持 C++20。你需要在编译时指定 C++20 标准。例如，在使用 GCC 或 Clang 时，可以使用 -std=c++20 选项。

C++20 Concepts 如何简化模板编程？

Concepts 极大地简化了模板编程。传统上，在没有 Concepts 的情况下，模板代码可能会产生难以理解的错误信息，因为错误通常发生在模板实例化的后期阶段，而且错误信息指向模板内部，而不是调用代码。 Concepts 通过在编译时对模板参数施加约束，可以在早期捕获错误，并生成更清晰、更具描述性的错误信息。此外，Concepts 还可以提高代码的可读性，因为它们明确地表达了模板参数的要求。

Ranges 在处理大数据集时有哪些优势？

Ranges 提供了一种更有效的方式来处理大数据集。传统的算法通常需要创建中间容器来存储结果，这可能会导致大量的内存分配和复制操作。 Ranges 允许你使用惰性求值，这意味着只有在需要时才计算结果。这可以避免不必要的内存分配和复制操作，从而提高性能。此外，Ranges 还支持并行执行，这可以进一步提高处理大数据集的效率。

Coroutines 如何改善异步编程体验？

Coroutines 提供了一种更简洁、更易于理解的方式来编写异步代码。传统的异步编程通常需要使用回调函数或 future/promise，这可能会导致代码难以阅读和维护。 Coroutines 允许你使用顺序风格的代码来编写异步代码，这可以大大提高代码的可读性和可维护性。此外，Coroutines 还支持异常处理，这可以使异步代码更健壮。

Modules 如何提升大型项目的编译速度？

Modules 通过将代码分割成独立的单元，可以减少编译时间。传统的头文件包含方式会导致大量的代码重复编译，因为每次包含头文件时，编译器都需要重新解析头文件中的代码。 Modules 允许编译器只编译一次模块接口单元，然后将编译结果缓存起来。这可以避免不必要的代码重复编译，从而显著提高编译速度。此外，Modules 还可以提高代码的可重用性，因为模块可以被多个项目共享。