c++20高級編程(第5版)pdf詳細闡述

一、基本語言特性

c++20高級編程(第5版)pdf詳細介紹了c++20的一些新特性，包括模塊化、協程、概念、反射、consteval函數、三路比較運算符和lambda表達式的擴展等。其中，模塊化是c++20最重要的新特性之一，它的出現使得c++的頭文件依賴問題得到了極大的改善。

下面是一個使用c++20模塊化的示例代碼：

// file: greet/greeting.hpp
export module greet.greeting;

#include <string>

export std::string get_greeting(const std::string& name);

// file: greet/greeting.cpp
import greet.greeting;
 
std::string get_greeting(const std::string& name) {
    return "Hello, " + name + "!";
}

在上面的示例中，我們定義了一個模塊greet.greeting，其中包含了get_greeting函數的聲明。在實現文件中，我們使用import指令引入模塊並實現get_greeting函數。

另一個新特性是協程，它允許開發者將函數暫停和恢復。下面是一個使用協程的示例代碼：

#include <coroutine>
#include <iostream>

struct Task {
    struct promise_type {
        auto initial_suspend() { return std::suspend_never{}; }
        auto final_suspend() { return std::suspend_never{}; }
        auto return_void() {}
    };
};
 
Task foo() {
    std::cout << "Hello, ";
    co_await std::suspend_always{};
    std::cout << "World!\n";
}
 
int main() {
    foo();
}

在上面的示例中，我們定義了一個可暫停的函數foo，並在其中使用co_await關鍵字暫停函數。當函數在後續調用時恢復時，會從之前暫停的位置繼續執行。

二、STL和算法庫

c++20引入了一些新的STL容器和算法，同時也對一些常用的容器和算法進行了擴展。下面是一些示例代碼：

#include <ranges>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <execution>

int main() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
    auto is_even = [](int x) { return x%2 == 0; };
    std::ranges::partition(v, is_even);
    std::ranges::sort(v);
    std::ranges::reverse(v);
    std::ranges::for_each(std::execution::par, v, [](int x) {
        std::cout << x << " ";
    });
}

在上面的示例中，我們使用了ranges庫中的函數和算法對vector進行了分區、排序、反轉和並行for_each操作。

三、元編程和反射

c++20對元編程和反射也進行了一些擴展，包括constexpr if、requires表達式、編譯期lambda表達式、反射接口和type_identity等特性。

下面是一個使用constexpr if的示例代碼：

template <typename T>
void print(T x) {
    if constexpr (std::is_integral_v<T>) {
        std::cout << "integer: " << x << std::endl;
    } else if constexpr (std::is_floating_point_v<T>) {
        std::cout << "floating point: " << x << std::endl;
    } else if constexpr (std::is_pointer_v<T>) {
        std::cout << "pointer: " << x << std::endl;
    }
}
 
int main() {
    int a = 1;
    double b = 1.2;
    int* c = &a;
    print(a);
    print(b);
    print(c);
    return 0;
}

在上面的示例中，我們定義了一個print函數，它可以通過constexpr if在編譯期間根據參數類型進行不同的處理。

下面是一個使用反射功能的示例代碼：

#include <iostream>
#include <string>
#include <typeinfo>
#include <typeindex>
#include <unordered_map>

struct A {
    int n;
    double d;
    std::string s;
};
 
struct Reflector {
    static std::unordered_map<std::type_index, std::string> names;
 
    template <typename T>
    static void register_name(const std::string& name) {
        names[std::type_index(typeid(T))] = name;
    }
};
 
std::unordered_map<std::type_index, std::string> Reflector::names;
 
#define REGISTER_NAME(T) Reflector::register_name<T>(#T)
 
int main() {
    REGISTER_NAME(A);
    std::cout << Reflector::names[std::type_index(typeid(A))] << std::endl;   
    return 0;
}

在上面的示例中，我們定義了一個Reflector類來註冊和管理類型的名稱，通過反射獲取了A的類型名稱。

四、多線程編程

c++20在多線程編程方面也有了一些改進，包括std::jthread、std::stop_token、std::latch、std::barrier和std::semaphore等新特性。

下面是一個使用std::jthread和std::stop_token的示例代碼：

#include <jthread>
#include <chrono>
#include <iostream>

void task(std::stop_token token) {
    while (!token.stop_requested()) {
        std::cout << "task running...\n";
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    }
    std::cout << "task stopped!\n";
}
 
int main() {
    std::jthread th(task);
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
    th.request_stop();
    th.join();
    return 0;
}

在上面的示例中，我們使用std::jthread創建了一個線程，並使用std::stop_token來控制線程的停止。

五、網絡編程

c++20在網絡編程方面也有了一些改進，包括網絡庫、協程和異步等多種方式支持網絡編程。其中，網絡庫比較方便易用，下面是一個使用網絡庫的示例代碼：

#include <iostream>
#include <boost/asio.hpp>

void echo(boost::asio::ip::tcp::socket socket) {
    try {
        boost::asio::streambuf buf;
        boost::asio::read_until(socket, buf, '\n');
        std::string data = boost::asio::buffer_cast<const char*>(buf.data());
        boost::asio::write(socket, boost::asio::buffer(data));
    } catch(std::exception& e) {
        std::cerr << "exception: " << e.what() << std::endl;
    }
}
 
int main() {
    try {
        boost::asio::io_context io_context;
        boost::asio::ip::tcp::acceptor acceptor(io_context, 
        boost::asio::ip::tcp::endpoint(boost::asio::ip::tcp::v4(), 8888));
        while (true) {
            boost::asio::ip::tcp::socket socket(io_context);
            acceptor.accept(socket);
            std::thread(echo, std::move(socket)).detach();
        }
    } catch(std::exception& e) {
        std::cerr << "exception: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

在上面的示例中，我們使用boost::asio網絡庫來實現了一個最簡單的echo服務器。