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前言
鉴于Rust发布了1.83.0，本来想玩玩C++29和C++32的新特性，虽有部分提案释出来，也可以玩。但C++29在2029年发布，C++32大约在2032年发布。然后再看看目前主流编译器VS2022 C++默认的版本是C++14，当然附带支持了C++17，C++20以及C++23的一个预览版。再来看看GCC13.2.0也仅支持了部分C++23的特性，其余在逐步增加当中。综合估量了下，目前最稳定，支持最全面，最新的C++版本也就是C++20了。所以本篇看下个人认为的C++20一些重量级的特性。
C++20特性
1.引入了模版约束(Concepts)
一：Concepts
Concepts这个特性的引入，可以使我们更细致化的操作传给模板的类型，并且可以让模板类型满足特定的条件。比如下面我们让模板类型支持int约束操作，浮点型操作则编译报错。
#include <iostream>//定义一个 Concept，要求 T 是一个整数类型template<typename T>concept Integral = std::integral<T>;//使用 Concept 约束模板参数void print_double(Integral auto x) {std::cout << "Double: " << x * 2 << '\n';}int main() {print_double(42); // 正确:42是int类型//print_double(3.14); // 编译器提示错误:没有与参数匹配的模板列表，3.14 不是整数类型return 0;}
二.传统的C++模板
Concepts相较于传统的C++模板代码，我们看下传统的C++模板：
#include <concepts>template <typename T>T print_double(T a) {std::cout << "Double: " << a * 2 << '\n';return a;}int main() {//无论是int还是浮点型都可以运行print_double(5);print_double(3.14);return 0;}
传统的C++模板代码更直观，我们调用了整形和浮点类型，都计算出了结果。跟Concepts的约束截然不同。
那么这就是问题所在，某些时候，某些场景或者某些项目中。我们的模板不需要计算浮点类型的结果，或者说我们的模板不让它支持浮点类型的计算。如果以传统模板的方式，要么增加代码，要么添加逻辑。而Concepts约束模板类型此时就显得非常有用了，它完全满足某些特殊的场景，更加精细化的控制模板。这也是它的价值所在。同时也使得代码更加安全、可读且易于维护。
2.类型别名模板(Template Type Aliases)
顾名思义：可以为类型模板定义一个简洁的名称。C++11已经引入了类型别名模板，C++20继续增强此类功能。以下例子：
#include <map>template <typename K, typename V>using MyMap = std::map<K, V>;int main() {MyMap<int, std::string> mapExample;mapExample[1] = "One";mapExample[2] = "Two";for (const auto& pair : mapExample) {std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;}return 0;}
在此示例中，我们使用了 MyMap<int, std::string> 代替了 std::map<int, std::string>。这个类型别名模板使得代码更加简洁和可读。
3.三向比较运算符（Spaceship Operator）
三向比较运算符会自动生成 <, <=, >, >=, == 和 != 操作符，如以下例子，比较结构体Point是否相等，可以通过operator重载三向比较运算符来计算。例子：
#include <compare>struct Point {int x, y;auto operator<=>(const Point&) const = default; // 自动生成所有比较操作符};int main() {Point p1{ 1, 2 }, p2{ 2, 3 };if (p1 <=> p2 == 0) {std::cout << "Equal\n";}else {std::cout << "Not Equal\n";}getchar();}
如下代码：
auto operator<=>(const Point&) const = default;自动生成了所有的比较运算符，你只要对Point类型进行比较，它都会得出正确的结果。
4.C++20 提供了新的 ranges 库
通过ranges库，可以对数据进行筛选，过滤，映射，链式操作，懒加载等。如下筛选出了vector<int>数组里面%2等于0的数字结果乘以2，例子：
#include <vector>#include <iostream>int main() {std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5};auto even_nums = nums | std::ranges::views::filter([](int n){ return n % 2 == 0; })| std::ranges::views::transform([](int n){ return n * 2; });for (int num : even_nums) {std::cout << num << " ";}}
题外话
在测试C++20的Concepts特性的时候，遇到一个比较隐秘的问题。先来看下代码：
#include <concepts>template <typename T>concept Addable = requires(T a, T b) {{ a + b } -> std::same_as<T>;};template <Addable T>T add(T a, T b) {return a + b;}int main() {std::cout << "int add: " << add(5, 10) << std::endl; // 输出：15// 下面这行代码会编译错误，因为 std::string 不符合 Addable 概念// std::string s1 = "Hello", s2 = "World";// std::cout << add(s1, s2) << std::endl; // 编译错误return 0;}
我们看下注释的这部分，如下：
// 下面这行代码会编译错误，因为 std::string 不符合 Addable 概念// std::string s1 = "Hello", s2 = "World";// std::cout << add(s1, s2) << std::endl; // 编译错误
C++20测试当中，它不在Concepts特性的约束下。实际上add(s1, s2)这段代码不仅编译不会错误，而且还会正常运行。那么问题在哪儿呢？在于std::string类型的字符串也是可以做加法运算的。
如果以这个例子说明Concepts约束，无疑是失败的，因为它并没有被约束到。但是我们把这段代码改成如下：
std::cout << add("Hello", "World") << std::endl; // 编译错误这个时候，它就受到了Concepts特性的约束了，编译器会提示错误指针不能相加。因为此时add函数的参数变成了const char*类型。指针类型是不可以做加法运算的。
但const char*就能作为Concepts特性的例子吗？依然不能，下面我们继续看为什么会这样？
相较于传统的C++模板，Concepts最大的好处就是约束模板的参数，进行定制化的操作。std::string类型不会受到Concepts加法运算的约束，const char*则会受到Concepts加法运算的约束，但同时也会受到传统模板加法的约束，如果把const char*以参数形式传给传统模板进行加法操作，则编译器提示：“+”: 不能添加两个指针，例子如下:
#include <iostream>using namespace std;template <typename T>T add(T a, T b) {return a + b;}int main() {cout << add(3, 4) << endl;cout << add("Hello", "World") << endl; // 编译器提示不能相加两个指针return 0;}
这是一个常理，指针是不能够相加的。const char*不仅受到Concepts特性的约束，也受到传统模板的约束。
所以说如果以两个字符串相加举例子说明Concepts特性约束是失败的。这是一个小细节，比较重要，在此记录。
结尾
本篇记录了C++20引入新的，比较重要的四大特性。分别是模板约束(Concepts)，类型别名模板，三向比较运算符，新的 ranges 库。C++20引入新特性较多，这里只是部分展示个人认为较为重量级的。作为基础设施的C++，重要性还是有的。
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