CMake:设置语言标准(二)
CMake:设置语言标准（二）
- 导言
- C++14新特性
-
- 函数返回值类型推导
- 变量模板
- 别名模板
- constexpr的限制
- [[deprecated]]标记
- 二进制字面量与整形字面量分隔符
- std::make_unique
- std::shared_timed_mutex与std::shared_lock
- std::integer_sequence
- std::exchange
- std::quoted
- C++17新特性
-
- 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捕获对象副本
- 新增Attribute
- 字符串转换
- std::variant
- std::optional
- std::any
- std::apply
- std::make_from_tuple
- std::string_view
- as_const
- file_system
- std::shared_mutex
导言
今天我们继续了解C++14和C++17的特性。
C++14新特性
函数返回值类型推导
c++14对函数返回值类型推导规则做了优化：
#include 上面的代码使用C++11是不能通过编译的，通过编译器输出的信息得知这个特性需要到C++14才被支持。
返回值类型推导也可以用在模板中
#include 注意：
- 函数内如果有多个return语句，它们必须返回相同的类型，否则编译失败
- 如果return语句返回初始化列表，返回值类型推导也会失败
- 如果函数是虚函数，不能使用返回值类型推导
- 返回类型推导可以用在前向声明中，但是在使用它们之前，翻译单元中必须能够得到函数定义
- 返回类型推导可以用在递归函数中，但是递归调用必须以至少一个返回语句作为先导，以便编译器推导出返回类型
lambda参数auto
在C++11中，lambda表达式参数需要使用具体的类型声明：
auto f = [] (int a) { return a; }
在C++14中，对此进行优化，lambda表达式参数可以直接是auto：
auto f = [] (auto a) { return a; };
cout << f(1) << endl;
cout << f(2.3f) << endl;
变量模板
template<class T>
constexpr T pi = T(3.1415926535897932385L);
int main() {
// 3
cout << pi<int> << endl;
// 3.14159
cout << pi<double> << endl;
return 0;
}
别名模板
template<typename T, typename U>
struct A {
T t;
U u;
};
template<typename T>
using B = A<T, int>;
int main() {
B<double> b;
b.t = 10;
b.u = 20;
cout << b.t << endl;
cout << b.u << endl;
return 0;
}
constexpr的限制
C++14相较于C++11对constexpr减少了一些限制：
C++11中constexpr函数可以使用递归，在C++14中可以使用局部变量和循环
// C++14 和 C++11均可
constexpr int factorial(int n) {
return n <= 1 ? 1 : (n * factorial(n - 1));
}
// C++11中不可，C++14中可以
constexpr int factorial(int n) {
int ret = 0;
for (int i = 0; i < n; ++i) {
ret += i;
}
return ret;
}
C++11中constexpr函数必须必须把所有东西都放在一个单独的return语句中，而constexpr则无此限制
// C++14 和 C++11均可
constexpr int func(bool flag) {
return 0;
}
// C++11中不可，C++14中可以
constexpr int func(bool flag) {
if (flag) return 1;
else return 0;
}
[[deprecated]]标记
C++14中增加了deprecated标记，修饰类、变、函数等，当程序中使用到了被其修饰的代码时，编译时被产生警告，用户提示开发者该标记修饰的内容将来可能会被丢弃，尽量不要使用。
二进制字面量与整形字面量分隔符
C++14引入了二进制字面量，也引入了分隔符
int a = 0b0001'0011'1010;
double b = 3.14'1234'1234'1234;
std::make_unique
C++11中有std::make_shared，却没有std::make_unique，在C++14已经改善
struct A {};
std::unique_ptr<A> ptr = std::make_unique<A>();
std::shared_timed_mutex与std::shared_lock
C++14通过std::shared_timed_mutex和std::shared_lock来实现读写锁，保证多个线程可以同时读，但是写线程必须独立运行，写操作不可以同时和读操作一起进行。
struct ThreadSafe {
mutable std::shared_timed_mutex mutex_;
int value_;
ThreadSafe() {
value_ = 0;
}
int get() const {
std::shared_lock<std::shared_timed_mutex> lock(mutex_);
return value_;
}
void increase() {
std::unique_lock<std::shared_timed_mutex> lock(mutex_);
value_ += 1;
}
};
std::integer_sequence
template<typename T, T... ints>
void print_sequence(std::integer_sequence<T, ints...> int_seq)
{
std::cout << "The sequence of size " << int_seq.size() << ": ";
((std::cout << ints << ' '), ...);
std::cout << '\n';
}
int main() {
print_sequence(std::integer_sequence<int, 9, 2, 5, 1, 9, 1, 6>{});
return 0;
}
std::exchange
int main() {
std::vector<int> v;
std::exchange(v, {1,2,3,4});
cout << v.size() << endl;
for (int a : v) {
cout << a << " ";
}
return 0;
}
看样子貌似和std::swap作用相同，但是实际上std::exchange将数组{1,2,3,4}赋值给了数组v,但是没有对数组v进行赋值。
std::quoted
C++14引入std::quoted用于给字符串添加双引号
int main() {
string str = "hello world";
cout << str << endl;
cout << std::quoted(str) << endl;
return 0;
}
输出：
"hello world"
C++17新特性
构造函数模板推导
在C++17前构造一个模板类对象需要指明类型:
std::pair<int, double> p(1, 2.2);
C++17就不需要特殊指定，直接可以推导出类型:
// c++17 自动推导
std::pair p(1, 2.2);
// c++17
std::vector v = {1, 2, 3};
结构化绑定
通过结构化绑定，对于tuple、map等类型，获取相应值:
std::tuple<int, double> func() {
return std::tuple(1, 2.2);
}
int main() {
// C++17
auto[i, d] = func();
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;
}
结构化绑定还可以改变对象的值，使用引用即可:
// 通过结构化绑定改变对象的值
int main() {
std::pair a(1, 2.3f);
auto& [i, f] = a;
i = 2;
// 2
cout << a.first << endl;
}
注意：注意结构化绑定不能应用于constexpr。
// compile error, C++20可以
constexpr auto[x, y] = std::pair(1, 2.3f);
结构化绑定不止可以绑定pair和tuple，还可以绑定数组和结构体等
int array[3] = {1, 2, 3};
auto [a, b, c] = array;
cout << a << " " << b << " " << c << endl;
// 注意这里的struct的成员一定要是public的
struct Point {
int x;
int y;
};
Point func() {
return {1, 2};
}
const auto [x, y] = func();
if-switch语句初始化
C++17之后可以这样：
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;
}
内联变量
C++17前只有内联函数，现在有了内联变量，我们印象中C++类的静态成员变量在头文件中是不能初始化的，但是有了内联变量，就可以达到此目的:
// header file
struct A {
static const int value;
};
inline int const A::value = 10;
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方便：
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使用，C++17引入了constexpr lambda表达式，可以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");
}
constexpr函数有如下限制：
函数体不能包含汇编语句、goto语句、label、try块、静态变量、线程局部存储、没有初始化的普通变量，不能动态分配内存，不能有new delete等，不能有虚函数。
namespace嵌套
namespace A {
namespace B {
namespace C {
void func();
}
}
}
// c++17，更方便
namespace A::B::C {
void func();)
}
__has_include预处理表达式
可以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，所以可以使用此来判断：
#if defined __has_include
#if __has_include(<charconv>)
#define has_charconv 1
#include 在lambda表达式用*this捕获对象副本
正常情况下，lambda表达式中访问类的对象成员变量需要捕获this，但是这里捕获的是this指针，指向的是对象的引用，正常情况下可能没问题，但是如果多线程情况下，函数的作用域超过了对象的作用域，对象已经被析构了，还访问了成员变量，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;
}
C++17增加了新特性，捕获*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关:
struct A {
int a;
void func() {
auto f = [*this] {
cout << a << endl;
};
f();
}
};
int main() {
A a;
a.func();
return 0;
}
新增Attribute
平时在项目中见过__declspec, attribute , #pragma指示符，使用它们来给编译器提供一些额外的信息，来产生一些优化或特定的代码，也可以给其它开发者一些提示信息。
struct A { short f[3]; } __attribute__((aligned(8)));
void fatal() __attribute__((noreturn));
在C++11和C++14中有更方便的方法：
[[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]] 函数将弃用的警告
[[noreturn]] void terminate() noexcept;
[[deprecated("use new func instead")]] void func() {}
C++17又新增了三个：
[[fallthrough]]，用在switch中提示可以直接落下去，不需要break，让编译期忽略警告
switch (i) {}
case 1:
// warning
xxx;
case 2:
xxx;
// 警告消除
[[fallthrough]];
case 3:
xxx;
break;
}
[[nodiscard]] ：表示修饰的内容不能被忽略，可用于修饰函数，标明返回值一定要被处理
[[nodiscard]] int func();
void F() {
// warning 没有处理函数返回值
func();
}
[[maybe_unused]] ：提示编译器修饰的内容可能暂时没有使用，避免产生警告
void func1() {}
// 警告消除
[[maybe_unused]] void func2() {}
void func3() {
int x = 1;
// 警告消除
[[maybe_unused]] int y = 2;
}
字符串转换
新增from_chars函数和to_chars函数，直接看代码：
#include std::variant
C++17增加std::variant实现类似union的功能，但却比union更高级，举个例子union里面不能有string这种类型，但std::variant却可以，还可以支持更多复杂类型，如map等
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";
// 通过类型获取值
std::string str = std::get<std::string>(var);
var = 3;
// 通过index获取对应值
int i = std::get<0>(var);
cout << str << endl;
cout << i << endl;
} catch(...) {
// xxx;
}
return 0;
}
注意：一般情况下variant的第一个类型一般要有对应的构造函数，否则编译失败：
struct A {
A(int i){}
};
int main() {
// 编译失败
std::variant<A, int> var;
}
避免这种情况呢，可以使用std::monostate来打个桩，模拟一个空状态。
// 可以编译成功
std::variant<std::monostate, A> var;
std::optional
有时候可能会有需求，让函数返回一个对象
struct A {};
A func() {
if (flag) return A();
else {
// 异常情况下，怎么返回异常值呢，想返回个空呢
}
}
有一种办法是返回对象指针，异常情况下就可以返回nullptr，但是这就涉及到了内存管理，也许你会使用智能指针，但这里其实有更方便的办法就是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可以存储任何类型的单个值
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
使用std::apply可以将tuple展开作为函数的参数传入
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
使用make_from_tuple可以将tuple展开作为构造函数参数
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分配，很影响运行效率，有了string_view就可以避免拷贝操作，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使用as_const可以将左值转成const类型
std::string str = "str";
const std::string& constStr = std::as_const(str);
file_system
C++17正式将file_system纳入标准中，提供了关于文件的大多数功能，基本上应有尽有:
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，可以实现读写锁。