C++20 (C++20)

Перейти к навигации Перейти к поиску

C++20 (латиницей) или Си++20 (кириллицей) — название стандарта ISO/IEC языка программирования C++. Спецификация опубликована в декабре 2020 года[1].

Комитет по стандартам C++ начал планировать C++20 в июле 2017 года[2]. C++20 является преемником C++17.

Константа __cplusplus увеличилась до 202002L.

Запрещены и удалены

[править | править код]

Запрещены операции с volatile

[править | править код]

Так как модификатор volatile является машинно-зависимым и семантика операций над ним и количество обращений к памяти не ясны, для межпоточной синхронизации лучше использовать atomic.

Запрещены следующие операции с volatile-переменными[3]:

  • операции ++, --;
  • операции += и другие (снят в C++23);
  • цепочки присваиваний;
  • функции, параметры и возвращаемые значения с модификатором volatile;
  • все функции STL, связанные с volatile, кроме некоторых вроде remove_volatile;

Для atomic добавлены дополнительные функции, компенсирующие то, что запретили.

Удалена агрегатная инициализация при наличии пользовательского конструктора

[править | править код]

В предыдущих стандартах агрегатная инициализация разрешалась, если конструктор был помечен как default или delete, что вводило пользователей в заблуждение: объект инициализируется в обход конструктора. 

struct X {
  int a = 0;  
  X() = default;
};

X x { 5 };  // Си++17: OK
            // Си++20: no matching constructor for initialization of 'X'

Удалены запреты из C++17

[править | править код]

Удалены редкие возможности стандартной библиотеки, запрещённые в C++17:[4][5][6]

  • allocator<void> — оказался невостребованным;
  • часть функций allocator — дублируется шаблоном allocator_traits;
  • raw_storage_iterator — не вызывает конструкторов и потому ограничен по применению;
  • get_temporary_buffer — имеет неочевидные подводные камни;
  • is_literal_type — бесполезен для обобщённого кода;
  • shared_ptr::unique() — из-за ненадёжности в многопоточной среде; если очень надо, используйте use_count;
  • result_of — заменён на invoke_result;
  • uncaught_exception() — заменён на uncaught_exceptions.
  • <ccomplex>, <ciso646>, <cstdalign>, <cstdbool>, <ctgmath> — не имеют смысла в Си++. <complex.h> и прочие оставили для совместимости с Си.

Из языка удалили ремарку throw(), которую ещё в Си++11 заменили на noexcept. Если нужна совместимость с Си++03, в заголовках совместимости нужно прописывать что-то вроде 

#if __cplusplus < 201103L
  #define noexcept throw()
#endif

Оставили:

  • codecvt — на поверку работал очень плохо, комитет призвал пользоваться специализированными библиотеками.
  • iterator — проще писать итераторы с нуля, чем основываться на нём.
  • потоки char* — непонятно, что взамен.
  • неявное создание операции «присвоить», если есть конструктор копирования и деструктор (а также конструктора копирования, если есть присваивание и деструктор) — библиотека всё ещё полагается на это поведение.

Прочие запреты из языка

[править | править код]
  • Неявный перехват *this в лямбда-функциях [](){ std::cout << myField; } — из-за неясной семантики. Существует [this](){ std::cout << myField; } для перехвата по указателю и [*this](){ std::cout << myField; } для перехвата по копии.
  • Операция «запятая» в индексах a[b,c] для любых a, b и c — из-за неочевидного поведения и желания создать новый синтаксис для многомерных массивов[7]. Если очень нужно, пишите a[(b,c)].
  • Неявные преобразования в перечисляемый тип — для более прогнозируемого поведения новой операции «звездолёт» (<=>, трёхзначное сравнение).
  • Сравнение двух массивов — для более прогнозируемого поведения новой операции «звездолёт» (<=>, трёхзначное сравнение). Хотя бы один надо преобразовать в указатель.

Прочие запреты из библиотеки

[править | править код]
  • is_pod — вместо сложного понятия «простая структура данных» лучше использовать конкретные свойства типа: тривиально строится, тривиально уничтожается и т. д. Если очень надо (например, для передачи данных между плагинами), эквивалентно is_trivial && is_standard_layout.
  • std::rel_ops — новая операция «звездолёт» делает это лучше.
  • атомарные возможности shared_ptr — непонятно, как работать с указателем, атомарно или нет. Лучше это определить системой типов, atomic<shared_ptr>.
  • string::capacity() — теперь решили, что reserve не будет уменьшать ёмкость.
  • string::reserve() — добавили запрещённую версию без параметров, эквивалентную shrink_to_fit. (До Си++11, да и после тоже, функция reserve(0) была эквивалентна shrink_to_fit.)
  • filesystem::u8path — теперь u8string отличается от string.
  • ATOMIC_FLAG_INIT, atomic_init, ATOMIC_VAR_INIT — теперь это делает шаблонный конструктор atomic.

Язык

[править | править код]

Мелкие изменения

[править | править код]
  • Добавлен беззнаковый тип char8_t, способный содержать единицы UTF-8.
  • using EnumClass, позволяющий сделать код в ключевых местах менее загромождённым.
  • Дополнительная инициализация в for по объекту: for (T thing = f(); auto& x : thing.items())[8]. Если возвращаемый items() объект временный, его срок жизни расширяется на весь цикл, но другие временные объекты благополучно исчезают, и если временный на поверку f(), запись for (auto& x : f().items()) ошибочная.

Модули

[править | править код]

Директива компилятора #include в своё время была удобным механизмом Си, который, был, по сути, кроссплатформенным ассемблером, «паразитировавшим» на ассемблерных утилитах — линкере и библиотекаре. Отсюда важная черта компиляторов Си — они первыми после ассемблера появлялись на новых платформах, и эту тенденцию переломили только коллекции компиляторов (GCC, LLVM), компилирующие сначала в промежуточный код, а из него в машинный. Но с расширением проектов квадратично повышалось время их компиляции: увеличивалось как количество единиц трансляции, так и количество подключённых к ним заголовков. Механизм модулей был долгим объектом споров ещё со времён Си++11.

В Си++20 он вошёл в таком виде[9]: 

// helloworld.cpp
export module helloworld;  // module declaration
import <iostream>;         // import declaration
 
export void hello() {      // export declaration
    std::cout << "Hello world!\n";
}

Сопрограммы

[править | править код]

Сопрограмма — это специальная бесстековая функция, которая может приостановить своё исполнение, пока выполняется другая функция[10]. Состояние сопрограммы хранится в динамической памяти (кроме случаев, когда оптимизатору удалось избавиться от выделения). Выглядит как обычная функция, но содержит особые сопрограммные ключевые слова co_*. 

task<> tcp_echo_server() {
  char data[1024];
  for (;;) {
    size_t n = co_await socket.async_read_some(buffer(data));
    co_await async_write(socket, buffer(data, n));
  }
}

Физически сопрограмма — это функция, возвращающая свежесозданный объект-обещание. Каждый раз, когда пользователь делает что-то с объектом-обещанием, управление передаётся коду сопрограммы. В библиотеке должны быть доступны несколько стандартных обещаний — например, lazy<T> обеспечивает ленивое вычисление.

По факту на Си++23 стандартная библиотека сопрограмм не выработана, и слово за экспериментаторами.

typename объявлен излишним там, где допустим только тип

[править | править код]

В некоторых местах шаблонов слово typename (объяснение, что Object::Thing — это тип, а не функция) больше не требуется[11]. К таким местам относятся…

  • тип после new — auto x = new Object::Thing;
  • тип в using — using Thing = Object::Thing;
  • заключительный возвращаемый тип auto f() -> Object::Thing;
  • тип по умолчанию в шаблоне template<class T = Object::Thing> T f();
  • тип в static_cast, const_cast, reinterpret_cast, dynamic_cast — auto x = static_cast<Object::Thing>(y);
  • тип переменной/функции в пространстве имён (в том числе в глобальном) или классе — Object::Thing variable;
  • тип параметра функции/шаблона, если есть идентификатор (кроме выражений, связанных с вычислением значения параметра по умолчанию) — void func(Object::Thing x);
template<class T> T::R f();      // Теперь OK, тип в глобальном пространстве имён
template<class T> void f(T::R);  // Нужен typename, без него это попытка создания void-переменной, инициализированной T::R
template<class T> struct S {
  using Ptr = PtrTraits<T>::Ptr; // Теперь OK, тип в using
  T::R f(T::P p) {               // Теперь OK, тип в классе
    return static_cast<T::R>(p); // Теперь OK, static_cast
  }
  auto g() -> S<T*>::Ptr;       // Теперь OK, заключительный возвращаемый тип
};
template<typename T> void f() {
  void (*pf)(T::X);   // Остаётся OK, переменная типа void*, инициализированная T::X
  void g(T::X);       // Нужен typename, без него это попытка создания void-переменной, инициализированной T::X
}

Вычисление размера массива в new

[править | править код]

Размер массива в операторе new теперь выводится автоматически[12] 

double a[]{1,2,3};                // Остаётся OK
double* p = new double[]{1,2,3};  // Теперь OK

Новые атрибуты

[править | править код]
  • [[no_unique_address]] — переменная без данных может не занимать места, а в «дырах» переменной с данными можно держать другие переменные. Но: переменные одного типа никогда не могут находиться по одному адресу.
template <class Allocator> class Storage {
private:
  [[no_unique_address]] Allocator alloc;
};
  • [[likely]] / [[unlikely]] — отмечают, под какие ветви надо оптимизировать программу для лучшей работы предсказателя переходов. Эта методика фактически уже реализована в некоторых компиляторах, см. например __builtin_expect в GCC.
if (x > y) [[unlikely]] {
  std::cout << "Редко случается" << std::endl;
} else [[likely]] {
  std::cout << "Часто случается" << std::endl;
}

[[nodiscard]] для конструкторов и с причиной

[править | править код]

В Си++17 атрибут [[nodiscard]] можно прикреплять к функциям (запрещён вызов как процедуры) и для типов (запрещается неиспользование любого временного объекта).

Новое применение гласит: запрещается вызов конструктора в неиспользуемый временный объект. Нужно или использовать, или объект должен быть именованным[13]. 

struct my_unique {
  my_unique() = default; // не захватывает ресурса
  [[nodiscard]] my_unique(int fd) {} // захватывает ресурс
  ~my_unique() noexcept {}
};

void foo() {
  my_unique(42);    // Предупреждение
  my_unique();      // OK, этому конструктору можно
  my_unique x(43);  // OK, именованный объект
}

Запись [[nodiscard("причина")]] указывает, что возвращаемое функцией значение нельзя игнорировать, и выводит причину[14]. 

struct DataContainer {
	[[nodiscard("Чревато утечкой памяти")]] Data* release();
	[[nodiscard("Вы хотели clear?")]] bool empty() const;
};

Расширен constexpr

[править | править код]

В constexpr разрешено:

  • вызывать виртуальные функции[15];
  • вызывать деструкторы, которые тоже должны быть constexpr;
  • менять активное поле union[16] — он изначально (с Си++11) может участвовать в constexpr, помеченный на манер variant, а доступ к неактивному полю лишает функцию константности;
  • работать с try — блок перехвата ничего не делает, а выброс исключения в таком контексте, как и раньше, вычислит функцию при исполнении[17];
  • использовать dynamic_cast и typeid[18];
  • new, с некоторыми ограничениями[19];
  • asm, если тот не вызывается при компиляции;
  • неинициализированные переменные.

Подобная конструкция в теории позволит, например, делать, чтобы константный std::vector просто указывал на память соответствующего std::initializer_list, а обычный не константный — отводил динамическую память.

Расширен вызов лямбда-функций при компиляции — например, можно отсортировать std::tuple.

Ключевые слова consteval и constinit

[править | править код]

constexpr-код не обязан вызываться при компиляции, и достаточно написать std::set<std::string_view> dic { "alpha", "bravo" };, чтобы constexpr-цепочка оборвалась на конструкторе std::set и произошла инициализация при выполнении. Иногда это нежелательно — если переменная используется при инициализации программы (известный недостаток Си++ — неконтролируемый порядок инициализации CPP-файлов), большая (например, большая таблица) или трудно вычисляемая (инициализация той же таблицы, проводящаяся за O(n²)). И у программистов бывает просто спортивный интерес перенести код в компиляцию. Чтобы дать уверенность, используются два новых ключевых слова:

  • consteval в функциях: требует, чтобы функция выполнялась при компиляции. Вызов из контекста, невыполнимого при компиляции, запрещён. Consteval крайне редок и обычно применяется из-за особой природы, связанной с процессом компиляции, константными вычислениями и самопроверками кода (source_location::current — нельзя получить при выполнении, конструктор basic_format_string — проверка соответствия между строкой и параметрами при компиляции), или просто из-за плохой производительности. В заголовках совместимости со старыми компиляторами заменяется на constexpr.
  • constinit в переменной: требует, чтобы переменная вычислялась при компиляции. Сама переменная может быть и не константной. В заголовках совместимости со старыми компиляторами заменяется на пустую строку.
consteval int sqr(int n)
  { return n * n; }
 
constinit const auto res2 = sqr(5);

int main()
{
  int n;
  std::cin >> n;
  std::cout << sqr(n) << std::endl;   // ошибка, невычислимо при компиляции
}

explicit (bool)

[править | править код]

Ключевое слово explicit можно писать вместе с константным булевским выражением: если оно истинно, преобразование возможно только явно. Упрощает мета программирование, заменяет идиому SFINAE[20]. 

// Было, std::forward опущен для краткости
template<class T> struct Wrapper {
  template<class U, std::enable_if_t<std::is_convertible_v<U, T>>* = nullptr>
  Wrapper(U const& u) : t_(u) {}
  
  template<class U, std::enable_if_t<!std::is_convertible_v<U, T>>* = nullptr>
  explicit Wrapper(U const& u) : t_(u) {}

  T t_;
};

// Стало
template<class T> struct Wrapper { 
  template<class U> 
  explicit(!std::is_convertible_v<U, T>) 
    Wrapper(U const& u) : t_(u) {} 

  T t_; 
};

Трёхзначное сравнение («звездолёт»)

[править | править код]

Операция <=> позволяет сравнивать объекты по одному из трёх методов:

  • Частичный порядок: меньше, эквивалентны, больше, несравнимы.
  • Слабый порядок: меньше, эквивалентны, больше. Может случиться, что у эквивалентных объектов значение какого-то общедоступного поля или функции может разниться. Понятие «эквивалентны» транзитивно.
  • Сильный (линейный) порядок (меньше, равны, больше). Равные объекты различимы разве что по адресу.
class PersonInFamilyTree { // ...
public:
  std::partial_ordering operator<=>(const PersonInFamilyTree& that) const {
    if (this->is_the_same_person_as ( that)) return partial_ordering::equivalent;
    if (this->is_transitive_child_of( that)) return partial_ordering::less;
    if (that. is_transitive_child_of(*this)) return partial_ordering::greater;
    return partial_ordering::unordered;
  }
};

Название «звездолёт» произошло из старой игры по «Звёздному пути» — этими тремя символами обозначался «Энтерпрайз».

Версия операции «звездолёт» с телом =default просто сравнивает все поля в порядке объявления. Также возможна операция «равняется» с телом =default, она также сравнивает все поля в порядке объявления и автоматически объявляет операцию «не равняется»[21].

Концепции

[править | править код]
Основная статья: Концепция (C++)

Концепция — требования к параметрам шаблона, чтобы этот шаблон имел смысл. Большую часть жизни Си++ концепция описывалась устно, со сложными ошибками в заведомо действующих заголовках вроде STL, если программист не вписался в концепцию. Если же программист сам пишет шаблон, он может случайно выйти из концепции и не увидеть это на тестовой программе, ведь простейшие типы вроде int имеют множество функций по умолчанию вроде конструктора копирования, присваивания, арифметических операций. 

template <class T>
concept bool EqualityComparable() { 
    return requires(T a, T b) {
        {a == b} -> Boolean;  // Концепция, означающая тип, преобразуемый в boolean
        {a != b} -> Boolean;
    };
}

Строковые константы как параметры шаблона

[править | править код]

Обработка строк при компиляции была давней мечтой Си++, и очередной шажок к ней — строковые константы в шаблонах[22]. В частности, хотелось бы преобразовывать регулярные выражения во внутренний вид уже при компиляции. На экспериментальных библиотеках регулярных выражений уже видели ускорение до 3000 раз по сравнению с std::regex. 

template <auto& str>
void f() {
  // str = char const (&)[7]
}
f<"foobar">();

Именованная инициализация структур

[править | править код]

Порядковая инициализация структур Си Point p { 10, 20 }; ошибкоопасна, если ожидается расширение структуры или два соседних элемента можно спутать. В новый стандарт добавилось Point p { .x=10, .y=20 };, давно существовавшее в Си, но не формализированное в Си++[23].

Кроме того, такая конструкция позволяет инициализировать именно тот вариант union, который нужно. 

union FloatInt {
  float asFloat;
  int32_t asInt;
};
FloatInt x { .asInt = 42 };

Удалены по сравнению с Си:

  • именованная инициализация массивов int arr[3] = {[1] = 5}; — начиная с Си++11 квадратные скобки в начале выражения означают лямбда-функцию.
  • объявление не по порядку Point p { .y=20, .x=10 }; — конфликтует с автодеструкторами Си++: сконструировали в одном порядке, разрушили в другом?
  • именованная инициализация элементов вложенной структуры struct B b = {.a.x = 0}; — редко используются
  • смешение именованной и порядковой инициализации: Point p {.x = 1, 2};

Изменения в лямбда-функциях

[править | править код]
Основные статьи: Лямбда-выражение и Анонимная функция

Лямбда-функции появились в Си++11 вдогонку за другими языками программирования. Решают сразу несколько вопросов: заменяют препроцессор, если надо исполнить один и тот же код в двух местах функции, а в отдельный объект/функцию вынести трудоёмко; переносят текст функции ближе к тому месту, где он требуется; позволяют писать в функциональном стиле. Названы так в честь лямбда-исчисления, одной из основ функционального программирования.

Явный перехват объекта в лямбда-функции [=, this](){} и [=, *this](){}[24]. Как сказано выше, неявный перехват this в лямбда-функциях запретили.

Традиционный синтаксис лямбда-шаблонов вместо Си++14 [](auto x). Этот синтаксис удобнее, если нужно сделать самопроверку, или вычислить какой-нибудь производный тип[25]. 

// Было
auto f = [](auto vector) {
  using T = typename decltype(vector)::value_type;
  ...
};

// Стало
auto f = []<typename T>(std::vector<T> vector) {
  ...
};

Лямбда-функции в не вычисляемых контекстах: сигнатурах, возвращаемых типах, параметрах шаблонов[26][27]. 

    std::priority_queue<
        int,                                  // тип элемента
        std::vector<int>,                     // тип контейнера
        decltype( [](int a, int b)->bool{     // тип функции сравнения элементов
                   return a>b;
        })>  q;

Чтобы этот код работал, нужно ещё одно изменение — лямбда-функция без перехватов теперь имеет конструктор по умолчанию и операцию присваивания[26][28]. Все экземпляры этого псевдо класса выполняют одно и то же, и никак нельзя заставить данную очередь с приоритетами сравнивать в другом порядке. Конструкторы копирования и перемещения были изначально у всех лямбда-функций.

В списке перехвата лямбда-функции теперь можно держать операцию развёртывания вариативной части[26][29] — раньше для этого приходилось подключать объект-кортеж. Например, данный шаблон возвращает лямбда-функцию, которую при желании можно вызвать когда угодно — она вызывает функцию foo() и уже содержит копии всех нужных для вызова данных. 

// Было
template <class... Args>
auto delay_invoke_foo(Args... args) {
    return [tup=std::make_tuple(std::move(args)...)]() -> decltype(auto) {
        return std::apply([](auto const&... args) -> decltype(auto) {
            return foo(args...);
        }, tup);
    };
}

// Стало
template <class... Args>
auto delay_invoke_foo(Args... args) {
    return [args=std::move(args)...]() -> decltype(auto) {
        return foo(args...);
    };
}

Редакционные правки

[править | править код]

Новые условия неявного перемещения

[править | править код]

Уточнены условия, когда требуется неявно перемещать объект, особенно при выбросе исключений:[30] 

void f() {
  T x;
  try {
    T y;
    try {g(x);}
    catch(...) {
      if(/*...*/)
        throw x;    // не переместит — x снаружи try-блока
      throw y;      // переместит — y внутри try-блока
    }
    g(y);
  } catch(...) {
    g(x);
    // g(y); // ошибка
  }
}

Числа со знаком — дополнительный код

[править | править код]

Когда язык Си только зарождался, существовал «зоопарк» разных машин, и учебная машина MIX, придуманная Дональдом Кнутом, отражала это — байт мог хранить от 64 до 100 разных значений, а формат знаковых чисел не оговаривался. За сорок с лишним лет остановились на 8-битном байте и дополнительном коде, в первую очередь из-за простоты и интероперабельности, и это отметили в стандарте[31].

Арифметическое переполнение в беззнаковой арифметике эквивалентно операциям по модулю, в знаковой — неопределённое поведение.

Новая модель памяти

[править | править код]

Устно нерекомендуемый с Си++17 memory_order_consume, предназначенный для PowerPC и ARM, формализован и возвращается в обиход. Усилен memory_order_seq_cst[32].

Библиотека

[править | править код]

Мелкие изменения в библиотеке

[править | править код]
  • Новые версии make_unique/make_shared, связанные с массивами[33][34].
  • atomic<shared_ptr<>> и atomic<weak_ptr<>>.
  • atomic_ref<>, объект, позволяющий сделать атомарным что угодно[35].
  • std::erase, std::erase_if, упрощают мета программирование[36].
  • map.contains[37].
  • Новый заголовок <version> — стандартное место для объявлений, связанных с развитием конкретной стандартной библиотеки[38]. Объявления определяются реализацией.
  • to_address — преобразование указателеподобного объекта в указатель[39]. addressof уже есть, но он требует разыменования, что может стать неопределённым поведением.
  • Новые #define для проверки функциональности компилятора и библиотеки[40]. Стандарты Си++ огромны, и не все разработчики компиляторов быстро вносят их в свои продукты. А некоторые — сбор мусора Си++11 — остаются заглушками и поныне (2021), не реализованные ни в одном компиляторе.
  • Упрощённый карринг через bind_front[41].
  • source_location — обёртка макросов __FILE__ и подобных на Си++.
  • Новый заголовок <numbers> с математическими константами[42]. До этого даже обычные π и e существовали только как расширения.
  • string.reserve(n) и другие больше не уменьшают ёмкость[43].
  • cmp_equal и другие, безопасно сравнивающие числа — расширением до общего типа или ещё каким-то образом[44]. Используется в первую очередь в обобщённом программировании.
  • Серьёзная часть библиотеки переписана под новое трёхзначное сравнение («звездолёт»)[45].

Объявление функций constexpr

[править | править код]
  • std::pointer_traits[46].
  • xxx.empty() и некоторые другие. Запись xxx.empty(); вместо xxx.clear(); стала стандартной ошибкой Си++[47][48], и она объявлена [[nodiscard]].
  • <numeric>[49].
  • конструкторы-деструкторы std::vector и std::string, следствие послаблений в constexpr. На момент проверки (май 2020) ни один компилятор этого не поддерживает[50].
  • atomic, atomic_flag[51].

Библиотека форматирования

[править | править код]

printf слишком низкоуровневый, опасный и нерасширяемый. Стандартные возможности Си++ позволяют только склеивать строки и потому неудобны для локализации.

Потому в Си++20 сделали более типобезопасный механизм форматирования строк, основанный на Python[52]. 

char c = 120;
auto s1 = std::format("{:+06d}", c);   // "+00120"
auto s2 = std::format("{:#06x}", 0xa); // "0x000a"
auto s3 = std::format("{:<06}", -42);  // "-42   " (0 игнорируется из-за выравнивания <)

Возможности:

  • Один и тот же параметр можно форматировать сколько угодно раз разными способами.
  • Подстановки можно переставлять местами.
  • Выравнивание слева, по центру и справа, любым символом.
  • По умолчанию числа, даты и прочее форматируются локале-нейтрально; если нужна локализация — это задаётся явно.
  • Работает через шаблоны и потому расширяется на любые типы.
  • Скобки можно заэкранировать {{ }}.

Не владеющие указатели на массив (span)

[править | править код]

std::string_view оказался отличным объектом, и сделали аналогичное для массивов — std::span[53]. При этом span может изменять содержимое памяти, в отличие от string_view. 

void do_something(std::span<int> p) {
    std2::sort(p);
    for (int& v: p) {
        v += p[0];
    }
}
// ...
std::vector<int> v;
do_something(v);

int data[1024];
do_something(data);

boost::container::small_vector<int, 32> sm;
do_something(sm);

Библиотека работы с битами <bit>

[править | править код]

Библиотека работы с синхронизированными «потоками вывода» <syncstream>

[править | править код]

Поток вывода, связанный с объектом ОС (файлом или устройством), как правило, своими силами отрабатывает доступ из разных потоков исполнения. При многопоточном протоколировании возникает задача: собрать данные (например, строку текста) в буфер достаточной длины и одной операцией вывести их в поток.

Для этого используется несложный класс, являющийся потомком ostream. 

osyncstream{cout} << "The answer is " << 6*7 << endl;

Весь вывод в подчинённый поток происходит одной операцией в деструкторе.

Библиотека диапазонов <ranges>

[править | править код]

Сложная библиотека используется там, где нужно единообразно получить доступ, например, к std::vector и std::deque[54].

Библиотека календарей и часовых поясов в <chrono>

[править | править код]

Сложная библиотека для календарных расчётов[55]. 

auto d1 = 2018_y / mar / 27;
auto d2 = 27_d / mar / 2018;
auto d3 = mar / 27 / 2018;
year_month_day today = floor<days>(system_clock::now());
 
assert(d1 == d2);
assert(d2 == d3);
assert(d3 == today);

Расширенная библиотека потоков <jthread>, <stop_token>

[править | править код]

Буква j означает join — то есть при уничтожении объекта-потока система дожидается окончания задачи.

Кроме того, с помощью библиотеки stop_token можно попросить поток остановиться. 

#include <thread>
#include <iostream>
 
using namespace std::literals::chrono_literals;
 
void f(std::stop_token stop_token, int value)
{
    while (!stop_token.stop_requested()) {
        std::cout << value++ << ' ' << std::flush;
        std::this_thread::sleep_for(200ms);
    }
    std::cout << std::endl;
}
 
int main()
{
    std::jthread thread(f, 5); // prints 5 6 7 8... for approximately 3 seconds
    std::this_thread::sleep_for(3s);
    // The destructor of jthread calls request_stop() and join().
}

Барьеры и засовы

[править | править код]

Барьер (barrier) — механизм межпоточной блокирующей синхронизации, действующий так: как только у барьера соберутся n потоков, он исполнит объект-функцию и отпустит их. Обычно используется для периодической координации частично распараллеливаемых задач: после того, как потоки исполнят каждый свою долю, срабатывает координатор и решает, что делать дальше.

Засов (latch) — облегчённый одноразовый барьер[56].

Разнородный поиск в unordered_set/map

[править | править код]

Основное назначение: ключи хранения — «тяжёлые» объекты (например, string), но в качестве ключа поиска допустимы и облегчённые: string_view и даже const char*. Реализовано оно крайне просто: добавлена шаблонная функция find, принимающая любой тип, сам же разнородный поиск включается типом-маркером is_transparent[57]. Поддерживаются четыре функции: find, count, equal_range, contains. В Си++23 ожидается больше функций, поддерживающих разнородный поиск — например, erase[58].

Для самобалансирующихся деревьев поиска (set/map) начато в Си++14.

Эта функция не включена по умолчанию из-за ошибкоопасности: преобразование типов может не сохранять те соотношения, на которых работает контейнер. Например, 1.0 < 1.1, но (int)1.0 == (int)1.1. Потому поиск дробного числа в set<int> приведёт не к тому, что надо[59]. Так что программист сам должен допустить те альтернативные ключи, которые заведомо годятся. 

struct string_hash {
  using is_transparent = void;
  [[nodiscard]] size_t operator()(const char *txt) const {
    return std::hash<std::string_view>{}(txt);
  }
  [[nodiscard]] size_t operator()(std::string_view txt) const {
    return std::hash<std::string_view>{}(txt);
  }
  [[nodiscard]] size_t operator()(const std::string &txt) const {
    return std::hash<std::string>{}(txt);
  }
};

std::unordered_map<std::string, int, string_hash, std::equal_to<>> m { 
    { "Hello Super Long String", 1 }, 
    { "Another Longish String", 2 }, 
    {"This cannot fall into SSO buffer", 3 }
};

bool found = m.contains("Hello Super Long String");
std::cout << "Found: " << std::boolalpha << found << '\n';

Реализованы как экспериментальные библиотеки

[править | править код]
  • Параллелизм v2[60], в том числе task blocks. Версия 1 внесена в Си++17.
  • Рефлексия v1[61]
  • Сеть v1[62]

Оставлены на будущее

[править | править код]
  • Контракты — есть конкурирующее предложение
  • Метаклассы
  • Исполнители
  • Свойства
  • Расширенные future

См. также

[править | править код]

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ ISO/IEC 14882:2020 (англ.). ISO. Дата обращения: 21 декабря 2020.
  2. ↑ Current Status : Standard C++ (англ.). Дата обращения: 8 февраля 2019. Архивировано 8 сентября 2020 года.
  3. ↑ P1152R4: Deprecating volatile. Дата обращения: 9 августа 2022. Архивировано 9 августа 2022 года.
  4. ↑ Deprecating Vestigial Library Parts in C++17. Дата обращения: 29 января 2021. Архивировано 13 сентября 2017 года.
  5. ↑ Deprecating <codecvt>. Дата обращения: 29 января 2021. Архивировано 16 сентября 2017 года.
  6. ↑ Proposed Resolution for CA 14 (shared_ptr use_count/unique). Дата обращения: 29 января 2021. Архивировано 7 июля 2017 года.
  7. ↑ P1161R3: Deprecate uses of the comma operator in subscripting expressions (англ.). www.open-std.org. Дата обращения: 21 декабря 2020. Архивировано 9 ноября 2020 года.
  8. ↑ Trip report: Fall ISO C++ standards meeting (Albuquerque) – Sutter’s Mill. Дата обращения: 8 февраля 2019. Архивировано 13 февраля 2019 года.
  9. ↑ Modules (since C++20) — cppreference.com. Дата обращения: 2 февраля 2021. Архивировано 27 января 2021 года.
  10. ↑ Coroutines (C++20) — cppreference.com. Дата обращения: 3 февраля 2021. Архивировано 25 марта 2021 года.
  11. ↑ Down with typename! Дата обращения: 13 августа 2020. Архивировано 22 апреля 2018 года.
  12. ↑ Архивированная копия. Дата обращения: 14 августа 2020. Архивировано 15 августа 2020 года.
  13. ↑ Источник. Дата обращения: 14 ноября 2023. Архивировано 2 октября 2023 года.
  14. ↑ P1301R4: [[nodiscard("should have a reason")]]. Дата обращения: 29 августа 2024. Архивировано 29 августа 2024 года.
  15. ↑ Allowing Virtual Function Calls in Constant Expressions. www.open-std.org. Дата обращения: 11 марта 2019. Архивировано 11 июня 2018 года.
  16. ↑ P1330R0 - Changing the active member of a union inside constexpr. Дата обращения: 13 августа 2020. Архивировано 26 июля 2019 года.
  17. ↑ P1002R0 - Try-catch blocks in constexpr functions. Дата обращения: 8 февраля 2019. Архивировано 11 ноября 2018 года.
  18. ↑ P1327R0 - Allowing dynamic_cast, polymorphic typeid in Constant Expressions. Дата обращения: 13 августа 2020. Архивировано 26 июля 2019 года.
  19. ↑ More constexpr containers (англ.). www.open-std.org. Дата обращения: 21 декабря 2020. Архивировано 14 ноября 2020 года.
  20. ↑ C++20’s Conditionally Explicit Constructors | C++ Team Blog. Дата обращения: 2 февраля 2021. Архивировано 23 января 2021 года.
  21. ↑ Default comparisons (since C++20) - cppreference.com. Дата обращения: 7 января 2022. Архивировано 7 января 2022 года.
  22. ↑ String literals as non-type template parameters. Архивировано 11 декабря 2017 года.
  23. ↑ Tim Shen, Richard Smith. P0329R4: Designated Initialization Wording (англ.). http://www.open-std.org/. Дата обращения: 21 декабря 2020. Архивировано 15 ноября 2020 года.
  24. ↑ Thomas Köppe. Allow lambda capture [=, this]. Дата обращения: 8 февраля 2019. Архивировано 9 февраля 2019 года.
  25. ↑ Familiar template syntax for generic lambdas (англ.). Дата обращения: 8 февраля 2019. Архивировано 21 ноября 2018 года.
  26. ↑ 1 2 3 "Trip Report: C++ Standards Meeting in Albuquerque, November 2017". There's Waldo! (англ.). 2017-11-20. Архивировано 11 декабря 2017. Дата обращения: 8 февраля 2019.
  27. ↑ Wording for lambdas in unevaluated contexts. Архивировано 12 декабря 2017 года.
  28. ↑ Default constructible and assignable stateless lambdas. Архивировано 12 декабря 2017 года.
  29. ↑ Pack expansion in lambda init-capture. www.open-std.org. Дата обращения: 11 декабря 2017. Архивировано 14 февраля 2020 года.
  30. ↑ Архивированная копия. Дата обращения: 14 августа 2020. Архивировано 12 августа 2020 года.
  31. ↑ P1236R0: Alternative Wording for P0907R4 Signed Integers are Two's Complement. Архивировано 11 ноября 2018 года.
  32. ↑ P0668R4: Revising the C++ memory model. Архивировано 11 ноября 2018 года.
  33. ↑ std::make_unique, std::make_unique_for_overwrite — cppreference.com. Дата обращения: 29 января 2021. Архивировано 3 февраля 2021 года.
  34. ↑ std::make_shared, std::make_shared_for_overwrite — cppreference.com. Дата обращения: 29 января 2021. Архивировано 3 февраля 2021 года.
  35. ↑ std::atomic_ref — cppreference.com. Дата обращения: 2 марта 2021. Архивировано 27 апреля 2021 года.
  36. ↑ Adopt Consistent Container Erasure from Library Fundamentals 2 for C++20. Дата обращения: 2 февраля 2021. Архивировано 8 марта 2021 года.
  37. ↑ std::map<Key,T,Compare,Allocator>::contains — cppreference.com. Дата обращения: 2 февраля 2021. Архивировано 11 июня 2018 года.
  38. ↑ Архивированная копия. Дата обращения: 2 февраля 2021. Архивировано 20 января 2021 года.
  39. ↑ Utility to convert a pointer to a raw pointer. Дата обращения: 2 февраля 2021. Архивировано 20 февраля 2018 года.
  40. ↑ Integrating feature-test macros into the C++ WD. Дата обращения: 8 февраля 2019. Архивировано 20 июля 2018 года.
  41. ↑ Simplified partial function application. Дата обращения: 2 февраля 2021. Архивировано 28 сентября 2020 года.
  42. ↑ Standard library header <numbers> — cppreference.com. Дата обращения: 2 марта 2021. Архивировано 25 января 2021 года.
  43. ↑ p0966R1: string::reserve Should Not Shrink. Дата обращения: 5 января 2024. Архивировано 5 января 2024 года.
  44. ↑ Safe integral comparisons. Дата обращения: 5 января 2024. Архивировано 5 января 2024 года.
  45. ↑ The Mothership has Landed. Дата обращения: 5 января 2024. Архивировано 5 января 2024 года.
  46. ↑ P1006R1 - Constexpr in std::pointer_traits. Дата обращения: 8 февраля 2019. Архивировано 11 ноября 2018 года.
  47. ↑ string::empty — C++ Reference. Дата обращения: 29 января 2021. Архивировано 28 октября 2020 года.
  48. ↑ 100 багов в Open Source проектах на языке Си/Си. Дата обращения: 29 января 2021. Архивировано 26 января 2021 года.
  49. ↑ Numerics library — cppreference.com. Дата обращения: 2 февраля 2021. Архивировано 21 апреля 2021 года.
  50. ↑ C++20: The Unspoken Features — Human Readable Magazine. Дата обращения: 8 декабря 2020. Архивировано 30 ноября 2020 года.
  51. ↑ Источник. Дата обращения: 5 января 2024. Архивировано 5 января 2024 года.
  52. ↑ Formatting library (C++20) — cppreference.com. Дата обращения: 29 января 2021. Архивировано 31 января 2021 года.
  53. ↑ Standard library header  — cppreference.com. Дата обращения: 29 января 2021. Архивировано 27 апреля 2021 года.
  54. ↑ Ranges library (C++20) — cppreference.com. Дата обращения: 3 февраля 2021. Архивировано 16 января 2021 года.
  55. ↑ Extending <chrono> to Calendars and Time Zones. Дата обращения: 3 февраля 2021. Архивировано 13 мая 2018 года.
  56. ↑ P0342R0: Timing barriers. Дата обращения: 8 февраля 2019. Архивировано 24 ноября 2019 года.
  57. ↑ std::unordered_set<Key,Hash,KeyEqual,Allocator>::find - cppreference.com. Дата обращения: 31 мая 2022. Архивировано 31 мая 2022 года.
  58. ↑ C++20: Heterogeneous Lookup in (Un)ordered Containers - C++ Stories. Дата обращения: 17 мая 2022. Архивировано 24 мая 2022 года.
  59. ↑ abseil / Tip of the Week #144: Heterogeneous Lookup in Associative Containers. Дата обращения: 17 мая 2022. Архивировано 18 мая 2022 года.
  60. ↑ C++ Extensions for Parallelism Version 2. Дата обращения: 10 апреля 2022. Архивировано 21 сентября 2022 года.
  61. ↑ C++ Extensions for Reflection. Дата обращения: 10 апреля 2022. Архивировано 21 сентября 2022 года.
  62. ↑ C++ Extensions for Networking. Дата обращения: 10 апреля 2022. Архивировано 21 сентября 2022 года.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=C%2B%2B20&oldid=142000932