选自modernescpp
作者：JP Tech等
机器之心编译
参与：Panda、杜伟
C 20（C 编程语言标准 2020 版）将是 C 语言一次非常重大的更新，将为这门语言引入大量新特性。C 开发者 Rainer Grimm 通过一系列博客文章介绍 C 20 的新特性。目前这个系列文章已经更新了两篇，本篇是第二篇，主要介绍了 C 20 的核心语言（包括一些新的运算符和指示符）。
C 20 的核心语言 之前的一篇博客概览式地介绍了 C 20 的概念、范围、协程和模块，下面开始介绍它的核心语言。
三路比较运算符 <=> 三路比较运算符 <=> 通常被称为太空船运算符。飞船运算符能确定两个值 A 和 B 谁大谁小或相等。 编译器可以自动生成三路比较运算符。你只需要用 default 礼貌地要求它即可。在这种情况下，你会得到所有六种比较运算符：==、!=、<、 <=、>、>=。
#include <compare>
struct MyInt {
int value;
MyInt(int value): value{value} { }
auto operator<=>(const MyInt&) const = default;
};
默认的 <=> 执行的是字典顺序比较（lexicographical comparison），使用从基类开始从左到右并以声明顺序（declaration order）使用非静态元素的顺序。
微软的博客上有一些相当复杂精细的示例：https://devblogs.microsoft.com/cppblog/simplify-your-code-with-rocket-science-c20s-spaceship-operator/
struct Basics {
int i;
char c;
float f;
double d;
auto operator<=>(const Basics&) const = default;
};
struct Arrays {
int ai[1];
char ac[2];
float af[3];
double ad[2][2];
auto operator<=>(const Arrays&) const = default;
};
struct Bases : Basics, Arrays {
auto operator<=>(const Bases&) const = default;
};
int main() {
constexpr Bases a = { { 0, 'c', 1.f, 1. },
{ { 1 }, { 'a', 'b' }, { 1.f, 2.f, 3.f }, { { 1., 2. }, { 3., 4. } } } };
constexpr Bases b = { { 0, 'c', 1.f, 1. },
{ { 1 }, { 'a', 'b' }, { 1.f, 2.f, 3.f }, { { 1., 2. }, { 3., 4. } } } };
static_assert(a == b);
static_assert(!(a != b));
static_assert(!(a < b));
static_assert(a <= b);
static_assert(!(a > b));
static_assert(a >= b);
}
我认为，这个代码段中最复杂的部分不是太空船运算符，而是使用聚合初始化（aggregate initialisation）来实现 Base 的初始化。聚合初始化本质上意味着如果所有元素是公开的，那么你可以直接初始化类类型（class、struct 或 union）的元素。在这个案例中，你可以使用示例中那样的 braced-initialisation-list。好吧，这确实经过了简化，详见：https://en.cppreference.com/w/cpp/language/aggregate_initialization 将字符串文字作为模板参数 在 C 20 之前，你不能将字符串用作非类型的模板参数。使用 C 20 时，你则可以这么做。我们可以在标准定义的 basic_fixed_string 中使用它们，其有一个 constexpr 构造函数。这个 constexpr 构造函数能在编译时实例化这个固定字符串。
template<std::basic_fixed_string T>
class Foo {
static constexpr char const* Name = T;
public:
void hello() const;
};
int main() {
Foo<"Hello!"> foo;
foo.hello();
}
constexpr 虚拟函数
由于动态类型是未知的，所以无法在常量表达式（constant expression）中调用虚拟函数。这个限制将在 C 20 中被解除。
指定初始化器
我首先谈谈聚合初始化。下面是一个简单示例：
// aggregateInitialisation.cpp
#include <iostream>
struct Point2D{
int x;
int y;
};
class Point3D{
public:
int x;
int y;
int z;
};
int main(){
std::cout << std::endl;
Point2D point2D {1, 2};
Point3D point3D {1, 2, 3};
std::cout << "point2D: " << point2D.x << " " << point2D.y << std::endl;
std::cout << "point3D: " << point3D.x << " " << point3D.y << " " << point3D.z << std::endl;
std::cout << std::endl;
}
我认为无需对这个程序进行解释。看看这个程序的输出：
显式总比隐式好。我们看看这是什么意思。程序 aggregateInitialisation.cpp 中的初始化非常容易出错，因为你可能写反这个构造函数的参数，而且你永远没法察觉。来自 C99 的指定初始化器就能在这里大显身手了。
// designatedInitializer.cpp
#include <iostream>
struct Point2D{
int x;
int y;
};
class Point3D{
public:
int x;
int y;
int z;
};
int main(){
std::cout << std::endl;
Point2D point2D {.x = 1, .y = 2};
// Point2D point2d {.y = 2, .x = 1}; // (1) error
Point3D point3D {.x = 1, .y = 2, .z = 2};
// Point3D point3D {.x = 1, .z = 2} // (2) {1, 0, 2}
std::cout << "point2D: " << point2D.x << " " << point2D.y << std::endl;
std::cout << "point3D: " << point3D.x << " " << point3D.y << " " << point3D.z << std::endl;
std::cout << std::endl;
}
实例 Point2d 和 Point3D 的参数从名称就能看出来。这个程序的输出就等同于程序 aggregateInitialisation.cpp 的输出。带注释（1）和（2）的行很有意思。行（1）会报错，因为指定器的顺序与它们的声明顺序不匹配。在（3）行中，y 的指定器缺失了。在这个案例中，y 会被初始化为 0，比如使用 braces-initialisation-list {1, 0, 3}. 对 lambda 的各种改进 C 20 在 lambda 方面的改进也很多。 如果你想要了解改动的细节，请参阅 Bartek 的博客：https://www.bfilipek.com/2019/02/lambdas-story-part1.html，里面介绍了 C 17 和 C 20 中的 lambda 改进。总之，我们会迎来两个有意思的变化。
- 允许 [=, this] 作为 lambda capture，并通过 [=] 弃用这个的隐式 capture
struct Lambda {
auto foo() {
return [=] { std::cout << s << std::endl; };
}
std::string s;
};
struct LambdaCpp20 {
auto foo() {
return [=, this] { std::cout << s << std::endl; };
}
std::string s;
};
在 C 20 中，通过在结构体 lambda 中复制而实现隐式 [=] capture 会出现弃用警告。如果你通过复制 [=, this] 来显式地获取它，就不会收到 C 20 的弃用警告。
- 模板 lambda
你可能和我一样，最先想到的是：我们为什么需要模板 lambda？当你用 C 14 的 [](auto x){ return x; } 写一个通用 lambda 时，编译器会自动使用一个模板化的调用运算符来生成一个类：
template <typename T>
T operator(T x) const {
return x;
}
有时候，你想要定义一个只对某个特定类型（如 std::vector）有效的 lambda。现在，模板 lambda 能帮我们做到这一点。你可以不使用类型参数，而是使用概念：
auto foo = []<typename T>(std::vector<T> const& vec) {
// do vector specific stuff
};
新属性：[[likely]] 和 [[unlikely]] C 20 有 [[likely]] 和 [[unlikely]] 两个新属性。这两个新属性都允许为优化器提供提示：执行的路径是更可能或是更不可能。
for(size_t i=0; i < v.size(); i){
if (unlikely(v[i] < 0)) sum -= sqrt(-v[i]);
else sum = sqrt(v[i]);
}
指示符 consteval 和 constinit 新的指示符 consteval 会创建一个即时函数。对于一个即时函数，每一次函数调用都必然产生一个编译时常量表达式。即时函数是隐式的 constexpr 函数。
consteval int sqr(int n) {
return n*n;
}
constexpr int r = sqr(100); // OK
int x = 100;
int r2 = sqr(x); // Error
因为 x 不是常量表达式，所以最后的赋值会出错。因此，编译时不会执行 sqr(x)。 constinit 会确保有静态存储持续的变量在编译时被初始化。静态存储持续（static storage duration）的意思是对象会在程序开始时分配，在程序结束时又会重新分配。对于命名空间范围内声明的对象（全局对象），声明为 static 或 extern 的对象有静态存储持续。 std::source_location
C 11 有两个宏 __LINE__ 和 __FILE__ 来获取代码行和文件的信息。而在 C 20 中，类 source_location 能提供有关源代码的文件名、行号、列号和函数名信息。下面这个来自 cppreference.com的示例展示了第一种用途：
#include <iostream>
#include <string_view>
#include <source_location>
void log(std::string_view message,
const std::source_location& location = std::source_location::current())
{
std::cout << "info:"
<< location.file_name() << ":"
<< location.line() << " "
<< message << '\n';
}
int main()
{
log("Hello world!"); // info:main.cpp:15 Hello world!
}
