1.概要
2.内容
C++26是C++语言的一个重要更新版本，它引入了一系列新特性和改进，以增强语言的灵活性、安全性、性能和易用性。以下是C++26的一些新特性和功能：
核心语言特性
- 未评估字符串：允许在编译时或运行时延迟字符串求值，提高代码效率和灵活性。
- 扩展字符集：增加@、$和```等字符到基本字符集中，提高代码的可读性和书写便利性。
- constexpr转换：支持从void*进行constexpr转换，使更多的计算可以在编译时进行，提高运行时性能。
- 用户生成的static_assert消息：允许在编译时使用非字符串字面量的消息，增强错误信息的表达能力。
- 占位符变量：在解构赋值时提供占位符，使代码更加简洁。
- 包索引（Pack Indexing）：允许直接访问参数包中的元素，简化元编程。
- 结构化绑定的属性：为结构化绑定提供属性支持，增强代码的灵活性和可读性。
标准库改进
- std::chrono值类的哈希支持：允许对std::chrono值类进行哈希操作，便于在哈希容器中使用。
- std::is_within_lifetime：检查两个对象指针是否在彼此的生命周期内，增强内存安全性。
- 文件流中的原生句柄：提供文件流中的原生句柄访问，便于底层系统调用。
- 与std::string_view交互的改进：增强std::string_view与其他字符串类型的交互能力。
- 更多的constexpr支持：扩展更多标准库功能的constexpr支持，提升编译时性能。
- 新的SI前缀：为标准库添加新的SI前缀，便于处理物理量单位。
- std::copyable_function：提供一个可复制的函数对象包装器，简化函数对象的管理和使用。
- 调试支持：引入新的调试模块和API，增强调试功能。
并发和并行性支持
- std::execution库的扩展：提供更精细的调度机制，支持任务优先级、CPU亲和性等关键属性的设置。
- 合同编程（Contracts）：允许开发者定义函数的前置条件和后置条件，增强代码的健壮性和可维护性。
- 静态反射（Reflection）：支持程序在编译期检查和修改自身结构，实现更灵活的元编程。
安全性和内存管理
- 未初始化的局部变量处理：未初始化的局部变量将不再是未定义行为，提高代码的安全性。
- 内存安全性改进：通过引入更多安全性更高的组件和移除未定义行为等方式，降低开发中的安全风险。
其他改进
- 风险指针（Hazard Pointers）：为并发编程提供延迟清理机制，提高内存管理的灵活性。
- Read-Copy-Update（RCU）：另一种并发编程中的延迟清理方法，增强系统的实时性和稳定性。
总的来说，C++26在核心语言特性、标准库、并发和并行性支持、安全性和内存管理等方面都进行了显著的改进和增强，这些新特性和功能将使C++语言在现代软件开发中更具竞争力。
3.关联知识
1.c++26有什么新但功能，并分别举例
C++26 是继 C++23 之后的下一个 C++ 标准版本，预计将在 2025 年第一季度完成主要功能。C++26 引入了一系列新功能，旨在提升语言的灵活性、性能和易用性。以下是 C++26 的一些新特性，并分别给出示例代码：
1. 静态反射（Static Reflection）
-
特性描述：静态反射允许开发者在编译时查询和操作类型信息，为元编程提供了强大的支持。这一特性极大地简化了类型处理、自动生成代码等复杂任务。
-
示例代码：将枚举值转换为字符串
#include <experimental/meta>
#include <iostream>
#include <string>
#include <type_traits>
template<typename E>
requires std::is_enum_v<E>
constexpr std::string enum_to_string(E value) {
std::string result = "<unnamed>";
[:expand(std::meta::enumerators_of(^E)):] >> [&] {
if (value == [:e:]) {
result = std::meta::identifier_of(e);
}
};
return result;
}
enum Color { red, green, blue };
static_assert(enum_to_string(Color::red) == "red");
static_assert(enum_to_string(Color(42)) == "<unnamed>");
int main() {
Color red = Color::red;
std::cout << enum_to_string(red) << std::endl;
return 0;
}
2. 合约编程（Contracts）
-
特性描述：合约编程允许开发者定义函数的前置条件、后置条件和断言，提升代码的可靠性。前置条件在函数执行前检查，后置条件在函数执行后检查，断言在函数执行过程中检查。
-
示例代码：定义函数合约
#include <contracts> // 合约支持的头文件
int divide(int numerator, int denominator)
pre(denominator != 0) // 前置条件：分母不能为 0
post(result: result * denominator == numerator) // 后置条件：结果 * 分母 == 分子
{
contract_assert(numerator >= 0); // 断言：分子必须是非负数
return numerator / denominator;
}
int main() {
divide(0, 1); // 合法
// divide(1, 0); // 违反了接口 divide 的合约前置条件
// divide(1, 1); // 违反了接口 divide 的合约后置条件
// divide(1, -1); // 违反了接口 divide 的合约断言
divide(4, 2); // 合法
return 0;
}
3. 条件中的结构化绑定（Structured Bindings in Conditions）
-
特性描述：在 C++26 中，可以在
if或while条件语句中使用结构化绑定，进一步简化了错误处理流程。 -
示例代码：改进的错误处理
#include <charconv>
#include <cstring>
#include <iostream>
void parse_int(char* str) {
if (auto [ptr, ec] = std::to_chars(str, str + std::strlen(str), 42); ec == std::errc()) {
std::cout << "Parsed successfully.\n";
} else {
std::cerr << "Failed to parse: " << str << "\n";
}
}
int main() {
const char* buffer = "42";
parse_int(buffer); // 输出: Parsed successfully.
return 0;
}
4. 包索引（Pack Indexing）
-
特性描述：包索引允许开发者直接访问模板参数包中的特定元素，简化了模板编程。
-
示例代码：获取参数包的第一个和最后一个元素
#include <iostream>
#include <tuple>
template<typename... Args>
constexpr auto first_and_last(Args... args) {
return std::make_pair(Args...[0], Args...[sizeof...(Args) - 1]);
}
int main() {
auto [first, last] = first_and_last(1, 2, 3, 4, 5);
std::cout << "First: " << first << ", Last: " << last << "\n";
return 0;
}
5. 未评估字符串（Non-evaluated Strings）
-
特性描述：未评估字符串允许在编译时或运行时延迟字符串求值，提高了字符串处理的效率。
-
示例代码：在编译时或运行时延迟字符串求值
#include <iostream>
#include <tuple>
template<typename... Args>
constexpr auto first_and_last(Args... args) {
return std::make_pair(Args...[0], Args...[sizeof...(Args) - 1]);
}
int main() {
auto [first, last] = first_and_last(1, 2, 3, 4, 5);
std::cout << "First: " << first << ", Last: " << last << "\n";
return 0;
}
6. 扩展字符集（Extended Character Set）
-
特性描述：C++26 将增加
@、$和反引号`字符到基本字符集中，提高了代码的可读性和书写便利性。 -
示例代码：使用扩展字符集
#include <iostream>
int main() {
const char* email = "user@example.com";
const char* currency = "$100";
std::cout << "Email: " << email << std::endl;
std::cout << "Currency: " << currency << std::endl;
return 0;
}
7. constexpr 转换
-
特性描述：支持从
void*进行constexpr转换，这意味着更多的计算可以在编译时进行，从而提高运行时性能。 -
示例代码：将
void*转换为具体类型的指针
constexpr int* toIntPointer(void* ptr) {
return static_cast<int*>(ptr);
}
int main() {
int value = 42;
void* voidPtr = &value;
constexpr int* intPtr = toIntPointer(voidPtr);
std::cout << *intPtr << std::endl; // 输出: 42
return 0;
}
8. 用户生成的 static_assert 消息
-
特性描述：允许开发者自定义
static_assert的错误消息，使错误信息更具描述性。 -
示例代码：自定义
static_assert错误信息
constexpr int* toIntPointer(void* ptr) {
return static_cast<int*>(ptr);
}
int main() {
int value = 42;
void* voidPtr = &value;
constexpr int* intPtr = toIntPointer(voidPtr);
std::cout << *intPtr << std::endl; // 输出: 42
return 0;
}
9. std::execution 库的扩展
-
特性描述：C++26 对
std::execution库进行了扩展，为并行算法的控制带来了更多支持，如提供更精细的调度机制，尤其是对于任务优先级、CPU 亲和性等关键属性的设置。 -
示例代码：使用
std::execution调度并发任务（假设编译器支持）
#include <execution>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
int main() {
std::vector<int> data = {1, 2, 3, 4, 5};
std::for_each(std::execution::par, data.begin(), data.end(), [](int& n) {
n *= 2;
});
for (int n : data) {
std::cout << n << " ";
}
std::cout << std::endl;
return 0;
}
10. 饱和算术（Saturation Arithmetic）
在C++26中，饱和算术（Saturation Arithmetic）得到了标准库的支持，通过引入了一些新的函数模板来实现。这些函数模板用于在数值运算中自动处理溢出问题，确保结果不会超出数据类型的表示范围。以下是对C++26中饱和算术应用的举例：
1. std::saturate_cast
-
定义：
template<class T, class U> constexpr T saturate_cast(U x) noexcept; -
功能：将值
x转换为类型T的值，并确保结果不会超出T类型的最小值和最大值之间。如果T或U不是有符号或无符号整数类型（包括标准整数类型和扩展整数类型），则结果未定义。 -
示例：
#include <cstdint> #include <limits> #include <numeric> #include <iostream> int main() { constexpr std::int16_t x1{696}; constexpr std::int8_t x2 = std::saturate_cast<std::int8_t>(x1); static_assert(x2 == std::numeric_limits<std::int8_t>::max()); constexpr std::uint8_t x3 = std::saturate_cast<std::uint8_t>(x1); static_assert(x3 == std::numeric_limits<std::uint8_t>::max()); constexpr std::int16_t y1{-696}; constexpr std::int8_t y2 = std::saturate_cast<std::int8_t>(y1); static_assert(y2 == std::numeric_limits<std::int8_t>::min()); constexpr std::uint8_t y3 = std::saturate_cast<std::uint8_t>(y1); static_assert(y3 == 0); std::cout << "saturate_cast examples passed static assertions." << std::endl; return 0; }在这个示例中，
std::saturate_cast函数将超出目标类型范围的整数转换为该类型的最大值或最小值。
2. std::add_sat
-
定义：
template<class T> constexpr T add_sat(T x, T y) noexcept; -
功能：计算两个整数
x和y的饱和加法，即如果结果超出T类型的表示范围，则返回该类型的最大值或最小值。 -
示例：
#include <cstdint> #include <numeric> #include <iostream> int main() { constexpr std::int8_t x1{127}; constexpr std::int8_t y1{127}; constexpr std::int8_t result1 = std::add_sat(x1, y1); static_assert(result1 == std::numeric_limits<std::int8_t>::max()); constexpr std::int8_t x2{-128}; constexpr std::int8_t y2{-128}; constexpr std::int8_t result2 = std::add_sat(x2, y2); static_assert(result2 == std::numeric_limits<std::int8_t>::min()); std::cout << "add_sat examples passed static assertions." << std::endl; return 0; }在这个示例中，
std::add_sat函数计算两个8位有符号整数的饱和加法，当结果超出范围时，返回相应的最大值或最小值。
3. std::sub_sat
-
定义：
template<class T> constexpr T sub_sat(T x, T y) noexcept; -
功能：计算两个整数
x和y的饱和减法，即如果结果超出T类型的表示范围，则返回该类型的最大值或最小值。 -
示例：
#include <cstdint> #include <numeric> #include <iostream> int main() { constexpr std::int8_t x1{10}; constexpr std::int8_t y1{128}; constexpr std::int8_t result1 = std::sub_sat(x1, y1); static_assert(result1 == std::numeric_limits<std::int8_t>::min()); constexpr std::int8_t x2{127}; constexpr std::int8_t y2{1}; constexpr std::int8_t result2 = std::sub_sat(x2, y2); static_assert(result2 == std::numeric_limits<std::int8_t>::max() - 1); std::cout << "sub_sat examples passed static assertions." << std::endl; return 0; }在这个示例中，
std::sub_sat函数计算两个8位有符号整数的饱和减法，当结果超出范围时，返回相应的最大值或最小值。
4. std::mul_sat
-
定义：
template<class T> constexpr T mul_sat(T x, T y) noexcept; -
功能：计算两个整数
x和y的饱和乘法，即如果结果超出T类型的表示范围，则返回该类型的最大值或最小值。 -
示例：
#include <cstdint> #include <numeric> #include <iostream> int main() { constexpr std::int8_t x1{127}; constexpr std::int8_t y1{2}; constexpr std::int8_t result1 = std::mul_sat(x1, y1); static_assert(result1 == std::numeric_limits<std::int8_t>::max() - 1); constexpr std::int8_t x2{-128}; constexpr std::int8_t y2{2}; constexpr std::int8_t result2 = std::mul_sat(x2, y2); static_assert(result2 == std::numeric_limits<std::int8_t>::min()); std::cout << "mul_sat examples passed static assertions." << std::endl; return 0; }在这个示例中，
std::mul_sat函数计算两个8位有符号整数的饱和乘法，当结果超出范围时，返回相应的最大值或最小值。
总结
C++26通过引入 std::saturate_cast、std::add_sat、std::sub_sat 和 std::mul_sat 等函数模板，为开发者提供了方便的工具来处理数值运算中的溢出问题。这些函数模板在图像处理、信号处理、计算机视觉等领域有着广泛的应用前景。
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