C++17新特性个人总结
时间：2021-04-17 09:54:47 | 栏目：C代码 | 点击：次
C++17
编译器版本：GCC 7.1、Clang 5.0
__cplusplus：201703L
编译选项：-std=c++17
1 关键字
1.1 constexpr
扩展constexpr使用范围，可用于if语句中，也可用于lambda表达式中。
例子1：
#include<iostream>
template<bool ok>
constexpr void foo()
{
//在编译期进行判断，if和else语句不生成代码
if constexpr (ok == true)
{
//当ok为true时，下面的else块不生成汇编代码
std::cout << "ok" << std::endl;
}
else
{
//当ok为false时，上面的if块不生成汇编代码
std::cout << "not ok" << std::endl;
}
}
int main()
{
foo<true>();//输出ok，并且汇编代码中只有std::cout << "ok" << std::endl;这一句
foo<false>();//输出not ok，并且汇编代码中只有std::cout << "not ok" << std::endl;这一句
return 0;
}
例子2：
int main()
{
constexpr auto add1 = [](int n, int m){
auto func1 = [=] { return n; }; //func1 lambda表达式
auto func2 = [=] { return m; }; //func2 lambda表达式
return [=] { return func1() + func2(); };
};
constexpr auto add2 = [](int n, int m){
return n + m;
};
auto add3 = [](int n, int m){
return n + m;
};
int sum1 = add1(30, 40)( ); //传入常量值，add1在编译期计算，立即返回70
int sum2 = add2(sum1, 4); //由于传入非constexpr变量，add2的constexpr失效，变成运行期lambda
constexpr int sum3 = add3(1, 2); //sum3为constexpr变量，传入常量值，add3变成编译期lambda，立即返回3
int sum4 = add2(10, 2);//传入常量值，add2在编译期计算，立即返回12
return 0;
}
1.2 static_assert
扩展static_assert用法，静态断言的显示文本可选。
如：
static_assert(true, ""); static_assert(true);//c++17支持
1.3 auto
扩展auto的推断范围
如：
auto x1 = { 1, 2 }; //推断出std::initializer_list<int>类型
auto x2 = { 1, 2.0 }; //错误：类型不统一，无法推断
auto x3{ 1, 2 }; //错误：auto的聚合初始化只能一个元素
auto x4 = { 3 }; //推断出std::initializer_list<int>类型
auto x5{ 3 }; //推断出int类型
1.4 typename
扩展用法，允许出现在模板的模板的参数中。
首先回顾一下typename的用法，①用于模板中，表示模板参数为类型；②用于声明某名字是变量名
如例1：
struct A
{
typedef int Example;
};
//第一种用法：声明模板参数为类型
template<typename T>
struct B { };
struct C
{
typedef typename A::Example E;//第二种用法：声明某名字为一种类型
};
int main()
{
typename A::Example e;//第二种用法：声明某名字为一种类型
return 0;
}
新特性下的typename用法，
如例2：
#include<iostream>
#include<typeinfo>
template<typename T>
struct A
{
int num;
A()
{
std::cout << "A Construct" << std::endl;
std::cout << "template typename is: " << typeid (T).name() << std::endl;
}
};
//此处的T可省略，X代表模板类型，T和X前的typename可替换成class
template<template<typename T> typename X>
struct B
{
X<double> e;
B() { std::cout << "B Construct" << std::endl; }
};
int main()
{
A<B<A>> a;
std::cout << "***************************" << std::endl;
B<A> b;
return 0;
}
运行结果：
1.5 inline
扩展用法，可用于定义内联变量，功能与内联函数相似。inline可避免函数或变量多重定义的问题，如果已定义相同的函数或变量（且该函数或变量声明为inline），编译器会自动链接到该函数或变量。
如（不发生错误）：
// test.h
inline void print()
{
std::cout << "hello world" << std::endl;
}
inline int num = 0;
// func.h
include "test.h"
inline void add(int arg)
{
num += arg;
print();
}
// main.cpp
include "func.h"
int main()
{
num = 0;
print();
add(10);
return 0;
}
2 语法
2.1 折叠表达式
用于变长参数模板的解包，只支持各种运算符（和操作符），分左、右折叠
如：
#include<string>
template<typename ... T>
auto sum(T ... arg)
{
return (arg + ...);//右折叠
}
template<typename ... T>
double sum_strong(T ... arg)
{
return (arg + ... + 0);//右折叠
}
template<typename ... T>
double sub1(T ... arg)
{
return (arg - ...);//右折叠
}
template<typename ... T>
double sub2(T ... arg)
{
return (... - arg);//左折叠
}
int main()
{
int s1 = sum(1, 2, 2, 4, 5);//解包：((((1+)2+)3+)4+)5 = 15
double s2 = sum(1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5.5, 6.6);
double s3 = sum(1, 2.2, 3, 4.4, 5);
double s4 = sub1(5, 2, 1, 1);//解包：((((5-)2-)1-)1) = 1
double s5 = sub2(5, 2, 1, 1);//解包：(5-(2-(1-(1)))) = 3
double s6 = sum_strong();//s6 = 0
std::string str1("he");
std::string str2("ll");
std::string str3("o ");
std::string str4("world");
std::string str5 = sum(str1, str2, str3, str4);//str5 = "hello world"
return 0;
}
2.2 结构化绑定
用一对包含一个或多个变量的中括号，表示结构化绑定，但是使用结构化绑定时，须用auto关键字，即绑定时声明变量
例子1：
/*
* 例子：多值返回
*/
struct S
{
double num1;
long num2;
};
S foo(int arg1, double arg2)
{
double result1 = arg1 * arg2;
long result2 = arg2 / arg1;
return {result1, result2};//返回结构体S对象
};
int main()
{
auto [num1, num2] = foo(10, 20.2);//自动推导num1为double，num2为long
return 0;
}
例子2：
#include<list>
#include<map>
/*
* 例子：循环遍历
*/
template<typename T, typename U>
struct MyStruct
{
T key;
U value;
};
int main()
{
std::list<MyStruct<int, double>> Container1;
std::map<int, MyStruct<long long, char>> Container2;
for(auto [key, value] : Container1)
{
//key为int类型，value为double类型
}
for(auto [key, value] : Container2)
{
//key为int类型，value为MyStruct<long long, char>类型
//value1为long long类型，value2为char类型
auto [value1, value2] = value;
}
return 0;
}
2.3 允许非类型模板参数进行常量计算
非类型模板参数可传入类的静态成员
如：
class MyClass
{
public:
static int a;
};
template<int *arg>
void foo() {}
int main()
{
foo<&MyClass::a>();
return 0;
}
2.4 条件分支语句初始化
在if和switch中可进行初始化
如：
template<long value>
void foo(int &ok)
{
if constexpr (ok = 10; value > 0)
{
}
}
int main()
{
int num = 0;
if(int i = 0; i == 0)
{
}
foo<10>(num);
switch(int k = 10; k)
{
case 0:break;
case 1:break;
default:break;
}
return 0;
}
2.5 聚合初始化
在初始化对象时，可用花括号进行对其成员进行赋值
如：
struct MyStruct1
{
int a;
int b;
};
struct MyStruct2
{
int a;
MyStruct1 ms;
};
int main()
{
MyStruct1 a{10};
MyStruct2 b{10, 20};
MyStruct2 c{1, {}};
MyStruct2 d{{}, {}};
MyStruct2 e{{}, {1, 2}};
return 0;
}
2.6 嵌套命名空间
简化多层命名空间的写法
如：
//传统写法
namespace A
{
namespace B
{
namespace C
{
};
};
};
//新写法
namespace A::B::C
{
};
2.7 lambda表达式捕获*this的值
lambda表达式可捕获*this的值，但this及其成员为只读
如：
struct MyStruct {
double ohseven = 100.7;
auto f() {
return [this] {
return [*this] {
this->ohseven = 200.2;//错误，只读变量不可赋值
return ohseven;//正确
};
}();
}
auto g() {
return []{
return [*this]{};//错误，外层lambda表达式没有捕获this
}();
}
};
2.8 枚举[类]对象的构造
可以给枚举[类]对象赋值
如：
enum MyEnum { value };
MyEnum me {10};//错误：不能用int右值初始化MyEnum类型对象
enum byte : unsigned char { };
byte b { 42 }; //正确
byte c = { 42 }; //错误：不能用int右值初始化byte类型对象
byte d = byte{ 42 }; //正确，其值与b相等
byte e { -1 }; //错误：常量表达式-1不能缩小范围为byte类型
struct A { byte b; };
A a1 = { { 42 } }; //错误：不能用int右值初始化byte类型对象
A a2 = { byte{ 42 } }; //正确
void f(byte);
f({ 42 }); //错误：无类型说明符
enum class Handle : unsigned int { value = 0 };
Handle h { 42 }; //正确
2.9 十六进制单精度浮点数字面值
以0x前缀开头的十六进制数，以f后缀的单精度浮点数，合并，就有了十六进制的单精度浮点数
如：
int main()
{
float value = 0x1111f;
return 0;
}
2.10 基于对齐内存的动态内存分配
谈到动态内存分配，少不了new和delete运算符，新标准中的new和delete运算符新增了按照对齐内存值来分配、释放内存空间的功能（即一个新的带对齐内存值的new、delete运算符重载）
函数原型：
void* operator new(std::size_t size, std::align_val_t alignment); void* operator new[](std::size_t size, std::align_val_t alignment); void operator delete(void*, std::size_t size, std::align_val_t alignment); void operator delete[](void*, std::size_t size, std::align_val_t alignment);
参数说明：
size ―― 分配的字节数。必须为alignment的整数倍。
alignment ―― 指定的对齐内存值。必须是实现支持的合法对齐。
new的返回值：
成功，返回指向新分配内存起始地址的指针。
用法例子：
#include<new>
struct alignas(8) A {};
int main()
{
A *a = static_cast<A *>(::operator new(sizeof(A), static_cast<std::align_val_t>(alignof (A))));
::operator delete(a, sizeof(A), static_cast<std::align_val_t>(alignof (A)));
return 0;
}
2.11 细化表达式的计算顺序
为了支持泛型编程和重载运算符的广泛使用，新特性将计算顺序进行的细化
如以下争议代码段：
#include<map>
int main()
{
std::map<int, int> tmp;
//对于std::map的[]运算符重载函数，在使用[]新增key时，std::map就已经插入了一个新的键值对
tmp[0] = tmp.size();//此处不知道插入的是{0, 0}还是{0, 1}
return 0;
}
为了解决该情况，新计算顺序规则为：
①后缀表达式从左到右求值。这包括函数调用和成员选择表达式。
②赋值表达式从右向左求值。这包括复合赋值。
③从左到右计算移位操作符的操作数。
2.12 模板类的模板参数自动推导
定义模板类的对象时，可以不指定模板参数，但必须要在构造函数中能推导出模板参数
如：
template<class T> struct A {
explicit A(const T&, ...) noexcept {} // #1
A(T&&, ...){} // #2
};
int i;
A a1 = { i, i }; //错误，不能根据#1推导为右值引用，也不能通过#1实现复制初始化
A a2{i, i}; //正确，调用#1初始化成功，a2推导为A<int>类型
A a3{0, i}; //正确，调用#2初始化成功，a2推导为A<int>类型
A a4 = {0, i}; //正确，调用#2初始化成功，a2推导为A<int>类型
template<class T> A(const T&, const T&) -> A<T&>; // #3 template<class T> explicit A(T&&, T&&) -> A<T>; // #4
A a5 = {0, 1}; //错误，#1和#2构造函数结果相同（即冲突）。根据#3推导为A<int&>类型
A a6{0, 1}; //正确，通过#2推断为A<int>类型
A a7 = {0, i}; //错误，不能将非静态左值引用绑定到右值。根据#3推导为A<int&>类型
A a8{0, i}; //错误，不能将非静态左值引用绑定到右值。根据#3推导为A<int&>类型
template<class T>
struct B {
template<class U>
using TA = T;//定义别名
template<class U>
B(U, TA<U>);//构造函数
};
B b{(int*)0, (char*)0}; //正确，推导为B<char *>类型
2.13 简化重复命名空间的属性列表
如：
[[ using CC: opt(1), debug ]] void f() {}
//作用相同于 [[ CC::opt(1), CC::debug ]] void f() {}
2.14 不支持、非标准的属性
在添加属性列表时，编译器会忽略不支持的非标准的属性，不会发出警告和错误。
2.15 改写与继承构造函数
在类的继承体系中，构造函数的自动调用是一个令人头疼的问题。新特性引入继承与改写构造函数的用法。
例子1：
#include<iostream>
struct B1
{
B1(int) { std::cout << "B1" << std::endl; }
};
struct D1 : B1 {
using B1::B1;//表示继承B1的构造函数
};
D1 d1(0); //正确，委托基类构造函数进行初始化，调用B1::B1(int)
例子2：
#include<iostream>
struct B1
{
B1(int) { std::cout << "B1" << std::endl; }
};
struct B2
{
B2(int) { std::cout << "B2" << std::endl; }
};
struct D1 : B1, B2 {
using B1::B1;//表示继承B1的构造函数
using B2::B2;//表示继承B2的构造函数
};
D1 d1(0); //错误：函数冲突，
struct D2 : B1, B2
{
using B1::B1;
using B2::B2;
//正确，D2::D2(int)隐藏了B1::B1(int)和B2::B2(int)。另外由于B1和B2没有默认的构造函数，因此必须显式调用B1和B2的构造函数
D2(int) : B1(1), B2(0)
{ std::cout << "D2" << std::endl; }
};
struct D3 : B1
{
using B1::B1;
};
D3 d3(0);//正确，继承B1的构造函数，即利用B1的构造函数来初始化，输出B1
// 程序入口
int main()
{
D2 d(100);//编译通过，输出B1 B2 D2
return 0;
}
例子3：
#include<iostream>
struct B1
{
B1() { std::cout << "B1 default" << std::endl; }
B1(int) { std::cout << "B1" << std::endl; }
};
struct B2
{
B2() { std::cout << "B2 default" << std::endl; }
B2(int) { std::cout << "B2" << std::endl; }
};
struct D1 : B1, B2
{
using B1::B1;
using B2::B2;
//正确，D2::D2(int)隐藏了B1::B1(int)和B2::B2(int)，但必须要显示调用B1和B2的构造函数
D1(int) : B1(1), B2(0)
{ std::cout << "D2" << std::endl; }
//有默认构造函数，在不显示调用基类的构造函数时自动调用基类的默认构造函数
D1() { std::cout << "D2 default" << std::endl; }
};
// 程序入口
int main()
{
D1 d(100);//编译通过，输出B1 B2 D2
D1 dd;
//输出
//B1 default
//B2 default
//D2 default
return 0;
}
2.16 内联变量
见1.5
2.17 用auto作为非类型模板参数
当模板参数为非类型时，可用auto自动推导类型
如：
#include<iostream>
template<auto T>
void foo()
{
std::cout << T << std::endl;
}
int main()
{
foo<100>();//输出100
foo<int>();//no matching function for call to "foo<int>()"
return 0;
}
3 宏
3.1 __has_include
判断有没有包含某文件
如：
int main()
{
#if __has_include(<cstdio>)
printf("hehe");
#endif
#if __has_include("iostream")
std::cout << "hehe" << std::endl;
#endif
return 0;
}
4 属性
4.1 fallthrough
用于switch语句块内，表示会执行下一个case或default
如：
int main()
{
int ok1, ok2;
switch (0)
{
case 0:
ok1 = 0;
[[fallthrough]];
case 1:
ok2 = 1;
[[fallthrough]];
}
return 0;
}
4.2 nodiscard
可用于类声明、函数声明、枚举声明中，表示函数的返回值没有被接收，在编译时会出现警告。
如：
[[nodiscard]] class A {}; //该属性在这其实没用
[[nodiscard]] enum class B {}; //该属性在这其实没用
class C {};
[[nodiscard]] int foo()
{ return 10; }
[[nodiscard]] A func1() { return A(); }
[[nodiscard]] B func2() { return B(); }
[[nodiscard]] C func3() { return C(); }
int main()
{
foo();//warning: ignoring return value
func1();//warning: ignoring return value
func2();//warning: ignoring return value
func3();//warning: ignoring return value
return 0;
}
4.3 maybe_unused
可用于类、typedef、变量、非静态数据成员、函数、枚举或枚举值中。用于抑制编译器对没用实体的警告。即加上该属性后，对某一实体不会发出“没有用”的警告。
用法例子：
[[maybe_unused]] class A {};
[[maybe_unused]] enum B {};
[[maybe_unused]] int C;
[[maybe_unused]] void fun();
结语
本次检验C++17新特性使用了GCC编译器，对于Clang的支持性方面没有做出差异测试。若有问题，欢迎指出