C++17新特性个人总结

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

到此这篇关于C++17新特性个人总结的文章就介绍到这了,更多相关C++17新特性内容请搜索自由互联以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持自由互联！