他来了，他来了，C++17新特性精华都在这了

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本文转载自微信公众号「程序喵大人」，作者程序喵大人 。转载本文请联系程序喵大人公众号。

程序喵之前已经介绍过C++11的新特性和C++14的新特性(点击对应文字，直接访问)，今天向亲爱的读者们介绍下C++17的新特性，现在基本上各个编译器对C++17都已经提供完备的支持，建议大家编程中尝试使用下C++17，可以一定程度上简化代码编写，提高编程效率。

主要新特性如下：

 

• 构造函数模板推导
• 结构化绑定
• if-switch语句初始化
• 内联变量
• 折叠表达式
• constexpr lambda表达式
• namespace嵌套
• __has_include预处理表达式
• 在lambda表达式用*this捕获对象副本
• 新增Attribute
• 字符串转换
• std::variant
• std::optional
• std::any
• std::apply
• std::make_from_tuple
• as_const
• std::string_view
• file_system
• std::shared_mutex

下面，程序喵一一介绍：

构造函数模板推导

在C++17前构造一个模板类对象需要指明类型：

pair<int, double> p(1, 2.2); // before c++17 

C++17就不需要特殊指定，直接可以推导出类型，代码如下：

pair p(1, 2.2); // c++17 自动推导 
vector v = {1, 2, 3}; // c++17 

结构化绑定

通过结构化绑定，对于tuple、map等类型，获取相应值会方便很多，看代码：

std::tuple<int, double> func() { 
   return std::tuple(1, 2.2); 
} 
 
int main() { 
   auto[i, d] = func(); //是C++11的tie吗？更高级 
   cout << i << endl; 
   cout << d << endl; 
} 
 
//========================== 
void f() { 
   map<int, string> m = { 
    {0, "a"}, 
    {1, "b"},   
  }; 
   for (const auto &[i, s] : m) { 
       cout << i << " " << s << endl; 
  } 
} 
 
// ==================== 
int main() { 
   std::pair a(1, 2.3f); 
   auto[i, f] = a; 
   cout << i << endl; // 1 
   cout << f << endl; // 2.3f 
   return 0; 
} 

结构化绑定还可以改变对象的值，使用引用即可：

// 进化，可以通过结构化绑定改变对象的值 
int main() { 
   std::pair a(1, 2.3f); 
   auto& [i, f] = a; 
   i = 2; 
   cout << a.first << endl; // 2 
} 

注意结构化绑定不能应用于constexpr

constexpr auto[x, y] = std::pair(1, 2.3f); // compile error, C++20可以 

结构化绑定不止可以绑定pair和tuple，还可以绑定数组和结构体等。

int array[3] = {1, 2, 3}; 
auto [a, b, c] = array; 
cout << a << " " << b << " " << c << endl; 
 
// 注意这里的struct的成员一定要是public的 
struct Point { 
   int x; 
   int y; 
}; 
Point func() { 
   return {1, 2}; 
} 
const auto [x, y] = func(); 

这里其实可以实现自定义类的结构化绑定，代码如下：

// 需要实现相关的tuple_size和tuple_element和get<N>方法。 
class Entry { 
public: 
   void Init() { 
       name_ = "name"; 
       age_ = 10; 
  } 
 
   std::string GetName() const { return name_; } 
   int GetAge() const { return age_; } 
private: 
   std::string name_; 
   int age_; 
}; 
 
template <size_t I> 
auto get(const Entry& e) { 
   if constexpr (I == 0) return e.GetName(); 
   else if constexpr (I == 1) return e.GetAge(); 
} 
 
namespace std { 
   template<> struct tuple_size<Entry> : integral_constant<size_t, 2> {}; 
   template<> struct tuple_element<0, Entry> { using type = std::string; }; 
   template<> struct tuple_element<1, Entry> { using type = int; }; 
} 
 
int main() { 
   Entry e; 
   e.Init(); 
   auto [name, age] = e; 
   cout << name << " " << age << endl; // name 10 
   return 0; 
} 

if-switch语句初始化

C++17前if语句需要这样写代码：

int a = GetValue(); 
if (a < 101) { 
   cout << a; 
} 

C++17之后可以这样：

// if (init; condition) 
 
if (int a = GetValue()); a < 101) { 
   cout << a; 
} 
 
string str = "Hi World"; 
if (auto [pos, size] = pair(str.find("Hi"), str.size()); pos != string::npos) { 
   std::cout << pos << " Hello, size is " << size; 
} 

使用这种方式可以尽可能约束作用域，让代码更简洁，但是可读性略有下降。

内联变量

C++17前只有内联函数，现在有了内联变量，我们印象中C++类的静态成员变量在头文件中是不能初始化的，但是有了内联变量，就可以达到此目的：

// header file 
struct A { 
   static const int value;   
}; 
inline int const A::value = 10; 
 
// ==========或者======== 
struct A { 
   inline static const int value = 10; 
} 

折叠表达式

C++17引入了折叠表达式使可变参数模板编程更方便：

template <typename ... Ts> 
auto sum(Ts ... ts) { 
   return (ts + ...); 
} 
int a {sum(1, 2, 3, 4, 5)}; // 15 
std::string a{"hello "}; 
std::string b{"world"}; 
cout << sum(a, b) << endl; // hello world 

constexpr lambda表达式

C++17前lambda表达式只能在运行时使用，C++17引入了constexpr lambda表达式，可以用于在编译期进行计算。

int main() { // c++17可编译 
   constexpr auto lamb = [] (int n) { return n * n; }; 
   static_assert(lamb(3) == 9, "a"); 
} 

注意

constexpr函数有如下限制：

函数体不能包含汇编语句、goto语句、label、try块、静态变量、线程局部存储、没有初始化的普通变量，不能动态分配内存，不能有new delete等，不能虚函数。

namespace嵌套

namespace A { 
   namespace B { 
       namespace C { 
           void func(); 
      } 
  } 
} 
 
// c++17，更方便更舒适 
namespace A::B::C { 
   void func();) 
} 

__has_include预处理表达式

可以判断是否有某个头文件，代码可能会在不同编译器下工作，不同编译器的可用头文件有可能不同，所以可以使用此来判断：

#if defined __has_include 
#if __has_include(<charconv>) 
#define has_charconv 1 
#include <charconv> 
#endif 
#endif 
 
std::optional<int> ConvertToInt(const std::string& str) { 
   int value{}; 
#ifdef has_charconv 
   const auto last = str.data() + str.size(); 
   const auto res = std::from_chars(str.data(), last, value); 
   if (res.ec == std::errc{} && res.ptr == last) return value; 
#else 
   // alternative implementation... 
   其它方式实现 
#endif 
   return std::nullopt; 
} 

在lambda表达式用*this捕获对象副本

正常情况下，lambda表达式中访问类的对象成员变量需要捕获this，但是这里捕获的是this指针，指向的是对象的引用，正常情况下可能没问题，但是如果多线程情况下，函数的作用域超过了对象的作用域，对象已经被析构了，还访问了成员变量，就会有问题。

struct A { 
   int a; 
   void func() { 
       auto f = [this] { 
           cout << a << endl; 
      }; 
       f(); 
  }   
}; 
int main() { 
   A a; 
   a.func(); 
   return 0; 
} 

所以C++17增加了新特性，捕获*this，不持有this指针，而是持有对象的拷贝，这样生命周期就与对象的生命周期不相关啦。

struct A { 
   int a; 
   void func() { 
       auto f = [*this] { // 这里 
           cout << a << endl; 
      }; 
       f(); 
  }   
}; 
int main() { 
   A a; 
   a.func(); 
   return 0; 
} 

新增Attribute

我们可能平时在项目中见过__declspec__, __attribute__ , #pragma指示符，使用它们来给编译器提供一些额外的信息，来产生一些优化或特定的代码，也可以给其它开发者一些提示信息。

例如：

struct A { short f[3]; } __attribute__((aligned(8))); 
 
void fatal() __attribute__((noreturn)); 

在C++11和C++14中有更方便的方法：

[[carries_dependency]] 让编译期跳过不必要的内存栅栏指令 
[[noreturn]] 函数不会返回 
[[deprecated]] 函数将弃用的警告 
 
[[noreturn]] void terminate() noexcept; 
[[deprecated("use new func instead")]] void func() {} 

C++17又新增了三个：

[[fallthrough]]：用在switch中提示可以直接落下去，不需要break，让编译期忽略警告

switch (i) {} 
    case 1: 
        xxx; // warning 
    case 2: 
        xxx; 
        [[fallthrough]];      // 警告消除 
    case 3: 
        xxx; 
       break; 
} 

使得编译器和其它开发者都可以理解开发者的意图。

[[nodiscard]] ：表示修饰的内容不能被忽略，可用于修饰函数，标明返回值一定要被处理

[[nodiscard]] int func(); 
void F() { 
    func(); // warning 没有处理函数返回值 
} 

[[maybe_unused]] ：提示编译器修饰的内容可能暂时没有使用，避免产生警告

void func1() {} 
[[maybe_unused]] void func2() {} // 警告消除 
void func3() { 
    int x = 1; 
    [[maybe_unused]] int y = 2; // 警告消除 
} 

字符串转换

新增from_chars函数和to_chars函数，直接看代码：

#include <charconv> 
 
int main() { 
    const std::string str{"123456098"}; 
    int value = 0; 
    const auto res = std::from_chars(str.data(), str.data() + 4, value); 
    if (res.ec == std::errc()) { 
        cout << value << ", distance " << res.ptr - str.data() << endl; 
    } else if (res.ec == std::errc::invalid_argument) { 
        cout << "invalid" << endl; 
    } 
    str = std::string("12.34); 
    double val = 0; 
    const auto format = std::chars_format::general; 
    res = std::from_chars(str.data(), str.data() + str.size(), value, format); 
 
    str = std::string("xxxxxxxx"); 
    const int v = 1234; 
    res = std::to_chars(str.data(), str.data() + str.size(), v); 
    cout << str << ", filled " << res.ptr - str.data() << " characters \n"; 
    // 1234xxxx, filled 4 characters 
} 

注意

一般情况下variant的第一个类型一般要有对应的构造函数，否则编译失败：

struct A { 
    A(int i){} 
}; 
int main() { 
    std::variant<A, int> var; // 编译失败 
} 

如何避免这种情况呢，可以使用std::monostate来打个桩，模拟一个空状态。

std::variant<std::monostate, A> var; // 可以编译成功 

std::optional

我们有时候可能会有需求，让函数返回一个对象，如下：

struct A {}; 
A func() { 
    if (flag) return A(); 
    else { 
        // 异常情况下，怎么返回异常值呢，想返回个空呢 
    } 
} 

有一种办法是返回对象指针，异常情况下就可以返回nullptr啦，但是这就涉及到了内存管理，也许你会使用智能指针，但这里其实有更方便的办法就是std::optional。

std::optional<int> StoI(const std::string &s) { 
    try { 
        return std::stoi(s); 
    } catch(...) { 
        return std::nullopt; 
    } 
} 
 
void func() { 
    std::string s{"123"}; 
    std::optional<int> o = StoI(s); 
    if (o) { 
        cout << *o << endl; 
    } else { 
        cout << "error" << endl; 
    } 
} 

std::any

C++17引入了any可以存储任何类型的单个值，见代码：

int main() { // c++17可编译 
    std::any a = 1; 
    cout << a.type().name() << " " << std::any_cast<int>(a) << endl; 
    a = 2.2f; 
    cout << a.type().name() << " " << std::any_cast<float>(a) << endl; 
    if (a.has_value()) { 
        cout << a.type().name(); 
    } 
    a.reset(); 
    if (a.has_value()) { 
        cout << a.type().name(); 
    } 
    a = std::string("a"); 
    cout << a.type().name() << " " << std::any_cast<std::string>(a) << endl; 
    return 0; 
} 

std::apply

使用std::apply可以将tuple展开作为函数的参数传入，见代码：

int add(int first, int second) { return first + second; } 
 
auto add_lambda = [](auto first, auto second) { return first + second; }; 
 
int main() { 
    std::cout << std::apply(add, std::pair(1, 2)) << '\n'; 
    std::cout << add(std::pair(1, 2)) << "\n"; // error 
    std::cout << std::apply(add_lambda, std::tuple(2.0f, 3.0f)) << '\n'; 
} 

std::make_from_tuple

使用make_from_tuple可以将tuple展开作为构造函数参数

struct Foo { 
    Foo(int first, float second, int third) { 
        std::cout << first << ", " << second << ", " << third << "\n"; 
    } 
}; 
int main() { 
   auto tuple = std::make_tuple(42, 3.14f, 0); 
   std::make_from_tuple<Foo>(std::move(tuple)); 
} 

std::string_view

通常我们传递一个string时会触发对象的拷贝操作，大字符串的拷贝赋值操作会触发堆内存分配，很影响运行效率，有了string_view就可以避免拷贝操作，平时传递过程中传递string_view即可。

void func(std::string_view stv) { cout << stv << endl; } 
 
int main(void) { 
    std::string str = "Hello World"; 
    std::cout << str << std::endl; 
 
    std::string_view stv(str.c_str(), str.size()); 
    cout << stv << endl; 
    func(stv); 
    return 0; 
} 

as_const

C++17使用as_const可以将左值转成const类型

std::string str = "str"; 
const std::string& constStr = std::as_const(str); 

file_system

C++17正式将file_system纳入标准中，提供了关于文件的大多数功能，基本上应有尽有，这里简单举几个例子：

namespace fs = std::filesystem; 
fs::create_directory(dir_path); 
fs::copy_file(src, dst, fs::copy_options::skip_existing); 
fs::exists(filename); 
fs::current_path(err_code); 

std::shared_mutex

C++17引入了shared_mutex，可以实现读写锁，具体可以见我上一篇文章：C++14新特性的所有知识点全在这儿啦!

关于C++17的介绍就到这里，希望对大家有所帮助~

参考资料

https://en.cppreference.com/w/cpp/utility/make_from_tuple

https://en.cppreference.com/w/cpp/utility/apply

https://en.cppreference.com/w/cpp/17

https://cloud.tencent.com/developer/article/1383177

 

https://www.jianshu.com/p/9b8eeddbf1e4