关于c++:C17新特性

程序喵之前曾经介绍过 C ++11 的新个性和 C ++14 的新个性，链接如下：xxx，明天向敬爱的读者们介绍下 C ++17 的新个性，当初基本上各个编译器对 C ++17 都曾经提供齐备的反对，倡议大家编程中尝试应用下 C ++17，能够肯定水平上简化代码编写，进步编程效率。

次要新个性如下：

• 构造函数模板推导
• 结构化绑定
• if-switch 语句初始化
• 内联变量
• 折叠表达式
• constexpr lambda 表达式
• namespace 嵌套
• __has_include 预处理表达式
• 在 lambda 表达式用 *this 捕捉对象正本
• 新增 Attribute
• 字符串转换
• std::variant
• std::optional
• std::any
• std::apply
• std::make_from_tuple
• as_const
• std::string_view
• file_system
• std::shared_mutex

上面程序喵一一介绍：

构造函数模板推导

在 C ++17 前结构一个模板类对象须要指明类型：

pair<int, double> p(1, 2.2); // before c++17

C++17 就不须要非凡指定，间接能够推导出类型，代码如下：

pair p(1, 2.2); // c++17 主动推导
vector v = {1, 2, 3}; // c++17

结构化绑定

通过结构化绑定，对于 tuple、map 等类型，获取相应值会不便很多，看代码：

std::tuple<int, double> func() {return std::tuple(1, 2.2);
}

int main() {auto[i, d] = func(); // 是 C ++11 的 tie 吗？更高级
    cout << i << endl;
    cout << d << endl;
}

//==========================
void f() {
    map<int, string> m = {{0, "a"},
      {1, "b"},  
    };
    for (const auto &[i, s] : m) {cout << i << " " << s << endl;}
}

// ====================
int main() {std::pair a(1, 2.3f);
    auto[i, f] = a;
    cout << i << endl; // 1
    cout << f << endl; // 2.3f
    return 0;
}

结构化绑定还能够扭转对象的值，应用援用即可：

// 进化，能够通过结构化绑定扭转对象的值
int main() {std::pair a(1, 2.3f);
    auto& [i, f] = a;
    i = 2;
    cout << a.first << endl; // 2 
}

留神结构化绑定不能利用于 constexpr

constexpr auto[x, y] = std::pair(1, 2.3f); // compile error, C++20 能够 

结构化绑定不止能够绑定 pair 和 tuple，还能够绑定数组和构造体等

int array[3] = {1, 2, 3};
auto [a, b, c] = array;
cout << a << "" << b <<" " << c << endl;

// 留神这里的 struct 的成员肯定要是 public 的
struct Point {
    int x;
    int y;
};
Point func() {return {1, 2};
}
const auto [x, y] = func();

这里其实能够实现自定义类的结构化绑定，代码如下：

// 须要实现相干的 tuple_size 和 tuple_element 和 get<N> 办法。class Entry {
public:
    void Init() {
        name_ = "name";
        age_ = 10;
    }

    std::string GetName() const { return name_;}
    int GetAge() const { return age_;}
private:
    std::string name_;
    int age_;
};

template <size_t I>
auto get(const Entry& e) {if constexpr (I == 0) return e.GetName();
    else if constexpr (I == 1) return e.GetAge();}

namespace std {template<> struct tuple_size<Entry> : integral_constant<size_t, 2> {};
    template<> struct tuple_element<0, Entry> {using type = std::string;};
    template<> struct tuple_element<1, Entry> {using type = int;};
}

int main() {
    Entry e;
    e.Init();
    auto [name, age] = e;
    cout << name << " " << age << endl; // name 10
    return 0;
}

if-switch 语句初始化

C++17 前 if 语句须要这样写代码：

int a = GetValue();
if (a < 101) {cout << a;}

C++17 之后能够这样：

// if (init; condition)

if (int a = GetValue()); a < 101) {cout << a;}

string str = "Hi World";
if (auto [pos, size] = pair(str.find("Hi"), str.size()); pos != string::npos) {std::cout << pos << "Hello, size is" << size;}

应用这种形式能够尽可能束缚作用域，让代码更简洁，可读性可能略有降落，然而还好

内联变量

C++17 前只有内联函数，当初有了内联变量，咱们印象中 C ++ 类的动态成员变量在头文件中是不能初始化的，然而有了内联变量，就能够达到此目标：

// header file
struct A {static const int value;};
inline int const A::value = 10;

// ========== 或者 ========
struct A {inline static const int value = 10;}

折叠表达式

C++17 引入了折叠表达式使可变参数模板编程更不便：

template <typename ... Ts>
auto sum(Ts ... ts) {return (ts + ...);
}
int a {sum(1, 2, 3, 4, 5)}; // 15
std::string a{"hello"};
std::string b{"world"};
cout << sum(a, b) << endl; // hello world

constexpr lambda 表达式

C++17 前 lambda 表达式只能在运行时应用，C++17 引入了 constexpr lambda 表达式，能够用于在编译期进行计算。

int main() { // c++17 可编译
    constexpr auto lamb = [] (int n) {return n * n;};
    static_assert(lamb(3) == 9, "a");
}

留神：constexpr 函数有如下限度：

函数体不能蕴含汇编语句、goto 语句、label、try 块、动态变量、线程部分存储、没有初始化的一般变量，不能动静分配内存，不能有 new delete 等，不能虚函数。

namespace 嵌套

namespace A {
    namespace B {
        namespace C {void func();
        }
    }
}

// c++17，更不便更舒服
namespace A::B::C {void func();)
}

__has_include 预处理表达式

能够判断是否有某个头文件，代码可能会在不同编译器下工作，不同编译器的可用头文件有可能不同，所以能够应用此来判断：

#if defined __has_include
#if __has_include(<charconv>)
#define has_charconv 1
#include <charconv>
#endif
#endif

std::optional<int> ConvertToInt(const std::string& str) {int value{};
#ifdef has_charconv
    const auto last = str.data() + str.size();
    const auto res = std::from_chars(str.data(), last, value);
    if (res.ec == std::errc{} && res.ptr == last) return value;
#else
    // alternative implementation...
    其它形式实现
#endif
    return std::nullopt;
}

在 lambda 表达式用 *this 捕捉对象正本

失常状况下，lambda 表达式中拜访类的对象成员变量须要捕捉 this，然而这里捕捉的是 this 指针，指向的是对象的援用，失常状况下可能没问题，然而如果多线程状况下，函数的作用域超过了对象的作用域，对象曾经被析构了，还拜访了成员变量，就会有问题。

struct A {
    int a;
    void func() {auto f = [this] {cout << a << endl;};
        f();}  
};
int main() {
    A a;
    a.func();
    return 0;
}

所以 C ++17 减少了新个性，捕捉 *this，不持有 this 指针，而是持有对象的拷贝，这样生命周期就与对象的生命周期不相干啦。

struct A {
    int a;
    void func() {auto f = [*this] { // 这里
            cout << a << endl;
        };
        f();}  
};
int main() {
    A a;
    a.func();
    return 0;
}

新增 Attribute

咱们可能平时在我的项目中见过__declspec, attribute , #pragma 批示符，应用它们来给编译器提供一些额定的信息，来产生一些优化或特定的代码，也能够给其它开发者一些提示信息。

例如：

struct A {short f[3]; } __attribute__((aligned(8)));

void fatal() __attribute__((noreturn));

在 C ++11 和 C ++14 中有更不便的办法：

[[carries_dependency]] 让编译期跳过不必要的内存栅栏指令
[[noreturn]] 函数不会返回
[[deprecated]] 函数将弃用的正告

[[noreturn]] void terminate() noexcept;
[[deprecated("use new func instead")]] void func() {}

C++17 又新增了三个：

[[fallthrough]]，用在 switch 中提醒能够间接落下去，不须要 break，让编译期疏忽正告

switch (i) {}
    case 1:
        xxx; // warning
    case 2:
        xxx; 
        [[fallthrough]];      // 正告打消
    case 3:
        xxx;
       break;
}

使得编译器和其它开发者都能够了解开发者的用意。

[[nodiscard]]：示意润饰的内容不能被疏忽，可用于润饰函数，表明返回值肯定要被解决

[[nodiscard]] int func();
void F() {func(); // warning 没有处理函数返回值
}

[[maybe_unused]]：提醒编译器润饰的内容可能临时没有应用，防止产生正告

void func1() {}
[[maybe_unused]] void func2() {} // 正告打消
void func3() {
    int x = 1;
    [[maybe_unused]] int y = 2; // 正告打消
}

字符串转换

新增 from_chars 函数和 to_chars 函数，间接看代码：

#include <charconv>

int main() {const std::string str{"123456098"};
    int value = 0;
    const auto res = std::from_chars(str.data(), str.data() + 4, value);
    if (res.ec == std::errc()) {cout << value << ", distance" << res.ptr - str.data() << endl;
    } else if (res.ec == std::errc::invalid_argument) {cout << "invalid" << endl;}
    str = std::string("12.34);
    double val = 0;
    const auto format = std::chars_format::general;
    res = std::from_chars(str.data(), str.data() + str.size(), value, format);
    
    str = std::string("xxxxxxxx");
    const int v = 1234;
    res = std::to_chars(str.data(), str.data() + str.size(), v);
    cout << str << ", filled" << res.ptr - str.data() << "characters \n";
    // 1234xxxx, filled 4 characters
}

std::variant

C++17 减少 std::variant 实现相似 union 的性能，但却比 union 更高级，举个例子 union 外面不能有 string 这种类型，但 std::variant 却能够，还能够反对更多简单类型，如 map 等，看代码：

int main() { // c++17 可编译
    std::variant<int, std::string> var("hello");
    cout << var.index() << endl;
    var = 123;
    cout << var.index() << endl;

    try {
        var = "world";
        std::string str = std::get<std::string>(var); // 通过类型获取值
        var = 3;
        int i = std::get<0>(var); // 通过 index 获取对应值
        cout << str << endl;
        cout << i << endl;
    } catch(...) {// xxx;}
    return 0;
}

留神：个别状况下 variant 的第一个类型个别要有对应的构造函数，否则编译失败：

struct A {A(int i){}};
int main() {std::variant<A, int> var; // 编译失败}

如何防止这种状况呢，能够应用 std::monostate 来打个桩，模仿一个空状态。

std::variant<std::monostate, A> var; // 能够编译胜利 

std::optional

咱们有时候可能会有需要，让函数返回一个对象，如下：

struct A {};
A func() {if (flag) return A();
    else {// 异常情况下，怎么返回异样值呢，想返回个空呢}
}

有一种方法是返回对象指针，异常情况下就能够返回 nullptr 啦，然而这就波及到了内存治理，兴许你会应用智能指针，但这里其实有更不便的方法就是 std::optional。

std::optional<int> StoI(const std::string &s) {
    try {return std::stoi(s);
    } catch(...) {return std::nullopt;}
}

void func() {std::string s{"123"};
    std::optional<int> o = StoI(s);
    if (o) {cout << *o << endl;} else {cout << "error" << endl;}
}

std::any

C++17 引入了 any 能够存储任何类型的单个值，见代码：

int main() { // c++17 可编译
    std::any a = 1;
    cout << a.type().name() << " " << std::any_cast<int>(a) << endl;
    a = 2.2f;
    cout << a.type().name() << " " << std::any_cast<float>(a) << endl;
    if (a.has_value()) {cout << a.type().name();}
    a.reset();
    if (a.has_value()) {cout << a.type().name();}
    a = std::string("a");
    cout << a.type().name() << " " << std::any_cast<std::string>(a) << endl;
    return 0;
}

std::apply

应用 std::apply 能够将 tuple 开展作为函数的参数传入，见代码：

int add(int first, int second) {return first + second;}

auto add_lambda = [](auto first, auto second) {return first + second;};

int main() {std::cout << std::apply(add, std::pair(1, 2)) << '\n';
    std::cout << add(std::pair(1, 2)) << "\n"; // error
    std::cout << std::apply(add_lambda, std::tuple(2.0f, 3.0f)) << '\n';
}

std::make_from_tuple

应用 make_from_tuple 能够将 tuple 开展作为结构函数参数

struct Foo {Foo(int first, float second, int third) {std::cout << first << "," << second << "," << third << "\n";}
};
int main() {auto tuple = std::make_tuple(42, 3.14f, 0);
   std::make_from_tuple<Foo>(std::move(tuple));
}

std::string_view

通常咱们传递一个 string 时会触发对象的拷贝操作，大字符串的拷贝赋值操作会触发堆内存调配，很影响运行效率，有了 string_view 就能够防止拷贝操作，平时传递过程中传递 string_view 即可。

void func(std::string_view stv) {cout << stv << endl;}

int main(void) {
    std::string str = "Hello World";
    std::cout << str << std::endl;

    std::string_view stv(str.c_str(), str.size());
    cout << stv << endl;
    func(stv);
    return 0;
}

as_const

C++17 应用 as_const 能够将左值转成 const 类型

std::string str = "str";
const std::string& constStr = std::as_const(str);

file_system

C++17 正式将 file_system 纳入规范中，提供了对于文件的大多数性能，基本上包罗万象，这里简略举几个例子：

namespace fs = std::filesystem;
fs::create_directory(dir_path);
fs::copy_file(src, dst, fs::copy_options::skip_existing);
fs::exists(filename);
fs::current_path(err_code);

std::shared_mutex

C++17 引入了 shared_mutex，能够实现读写锁，具体能够见我上一篇文章：

对于 C ++17 的介绍就到这里，心愿对大家有所帮忙~

参考资料

https://en.cppreference.com/w…

https://en.cppreference.com/w…

https://en.cppreference.com/w…

https://cloud.tencent.com/dev…

https://www.jianshu.com/p/9b8…
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