To the nation of Ukraine
and all the children, women, men, and soldiers killed in a terrible war driven by a Russian dictator
C++20 - The Complete Guide
First Edition
Nicolai M. Josuttis
This version was published on 2022-10-30.
© 2022 by Nicolai Josuttis. All rights reserved.
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Contents
Preface |
|
xix |
An Experiment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
xix |
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Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
xix |
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Versions of This Book . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
xx |
|
About This Book |
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xxiii |
What You Should Know Before Reading This Book . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
xxiii |
|
Overall Structure of the Book . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
xxiii |
|
How to Read This Book . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
xxiv |
|
The Way I Implement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
xxiv |
|
The C++ Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
xxv |
|
Example Code and Additional Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
xxv |
|
Feedback . . |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
xxvi |
1 Comparisons and Operator <=> |
1 |
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1.1 Motivation for Operator<=> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
1 |
|
1.1.1 Defining Comparison Operators Before C++20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
1 |
|
1.1.2 Defining Comparison Operators Since C++20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
4 |
|
1.2 Defining and Using Comparisons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
7 |
|
1.2.1 |
Using Operator<=> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
7 |
1.2.2 |
Comparison Category Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
8 |
1.2.3 Using Comparison Categories with operator<=> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
9 |
|
1.2.4 Calling Operator <=> Directly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
10 |
|
1.2.5 Dealing with Multiple Ordering Criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
11 |
|
1.3 Defining operator<=> and operator== . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
13 |
|
1.3.1 Defaulted operator== and operator<=> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
14 |
|
iii
iv |
|
|
Contents |
|
1.3.2 Defaulted operator<=> Implies Defaulted operator== . . . . . . . . . . . . . |
. . 14 |
|
|
1.3.3 Implementation of the Defaulted operator<=> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 16 |
|
1.4 |
Overload Resolution with Rewritten Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 17 |
|
1.5 |
Using Operator <=> in Generic Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 19 |
|
|
1.5.1 compare_three_way . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 19 |
|
|
1.5.2 |
Algorithm lexicographical_compare_three_way() . . . . . . . . . . . . . |
. . 19 |
1.6 |
Compatibility Issues with the Comparison Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 21 |
|
|
1.6.1 Delegating Free-Standing Comparison Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 21 |
|
|
1.6.2 Inheritance with Protected Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 22 |
|
1.7 |
Afternotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 23 |
|
2 Placeholder Types for Function Parameters |
25 |
||
2.1 |
auto for Parameters of Ordinary Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 25 |
|
|
2.1.1 auto for Parameters of Member Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 26 |
|
2.2 |
Using auto for Parameters in Practice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 27 |
|
|
2.2.1 Deferred Type Checks with auto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 27 |
|
|
2.2.2 auto Functions versus Lambdas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 29 |
|
2.3 |
auto for Parameters in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 30 |
|
|
2.3.1 Basic Constraints for auto Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 30 |
|
|
2.3.2 Combining Template and auto Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 31 |
|
2.4 |
Afternotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 32 |
|
3 Concepts, Requirements, and Constraints |
33 |
||
3.1 |
Motivating Example of Concepts and Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 33 |
|
|
3.1.1 Improving the Template Step by Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 33 |
|
|
3.1.2 A Complete Example with Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 39 |
|
3.2 |
Where Constraints and Concepts Can Be Used . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 40 |
|
|
3.2.1 |
Constraining Alias Templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 41 |
|
3.2.2 |
Constraining Variable Templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 41 |
|
3.2.3 |
Constraining Member Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 42 |
|
3.2.4 Constraining Non-Type Template Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 43 |
|
3.3 |
Typical Applications of Concepts and Constraints in Practice . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 44 |
|
|
3.3.1 Using Concepts to Understand Code and Error Messages . . . . . . . . . . . . . |
. . 44 |
|
|
3.3.2 Using Concepts to Disable Generic Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 47 |
|
|
3.3.3 Using Requirements to Call Different Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 51 |
|
Contents |
|
|
v |
|
3.3.4 The Example as a Whole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
56 |
|
|
3.3.5 |
Former Workarounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
58 |
3.4 |
Semantic Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
59 |
|
|
3.4.1 Examples of Semantic Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
59 |
|
3.5 |
Design Guidelines for Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
62 |
|
|
3.5.1 Concepts Should Group Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
62 |
|
|
3.5.2 Define Concepts with Care . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
62 |
|
|
3.5.3 Concepts versus Type Traits and Boolean Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . |
62 |
|
3.6 |
Afternotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
64 |
|
4 Concepts, Requirements, and Constraints in Detail |
65 |
||
4.1 |
Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
65 |
|
4.2 |
requires Clauses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
66 |
|
|
4.2.1 Using && and || in requires Clauses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
66 |
|
4.3 |
Ad-hoc Boolean Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
67 |
|
4.4 |
requires Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
68 |
|
|
4.4.1 |
Simple Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
69 |
|
4.4.2 |
Type Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
71 |
|
4.4.3 |
Compound Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
73 |
|
4.4.4 |
Nested Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
74 |
4.5 |
Concepts in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
75 |
|
|
4.5.1 |
Defining Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
75 |
|
4.5.2 Special Abilities of Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
75 |
|
|
4.5.3 Concepts for Non-Type Template Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
76 |
|
4.6 |
Using Concepts as Type Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
77 |
|
4.7 |
Subsuming Constraints with Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
80 |
|
|
4.7.1 |
Indirect Subsumptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
82 |
|
4.7.2 |
Defining Commutative Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
83 |
5 Standard Concepts in Detail |
87 |
||
5.1 |
Overview of All Standard Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
87 |
|
|
5.1.1 Header Files and Namespaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
87 |
|
|
5.1.2 |
Standard Concepts Subsume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
90 |
5.2 |
Language-Related Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
91 |
|
|
5.2.1 |
Arithmetic Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
91 |
vi |
|
|
Contents |
|
5.2.2 |
Object Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 91 |
|
5.2.3 Concepts for Relationships between Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 93 |
|
|
5.2.4 |
Comparison Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 94 |
5.3 Concepts for Iterators and Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 96 |
||
|
5.3.1 Concepts for Ranges and Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 96 |
|
|
5.3.2 Concepts for Pointer-Like Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 100 |
|
|
5.3.3 |
Concepts for Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 102 |
|
5.3.4 Iterator Concepts for Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 105 |
|
5.4 |
Concepts for Callables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 106 |
|
|
5.4.1 Basic Concepts for Callables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 106 |
|
|
5.4.2 Concepts for Callables Used by Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 109 |
|
5.5 |
Auxiliary Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 111 |
|
|
5.5.1 Concepts for Specific Type Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 111 |
|
|
5.5.2 Concepts for Incrementable Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 112 |
|
6 Ranges and Views |
115 |
||
6.1 A Tour of Ranges and Views Using Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 116 |
||
|
6.1.1 Passing Containers to Algorithms as Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 116 |
|
|
6.1.2 Constraints and Utilities for Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 118 |
|
|
6.1.3 |
Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 121 |
|
6.1.4 |
Sentinels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 126 |
|
6.1.5 Range Definitions with Sentinels and Counts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 129 |
|
|
6.1.6 |
Projections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 133 |
|
6.1.7 Utilities for Implementing Code for Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 133 |
|
|
6.1.8 Limitations and Drawbacks of Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 135 |
|
6.2 Borrowed Iterators and Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 136 |
||
|
6.2.1 |
Borrowed Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 136 |
|
6.2.2 |
Borrowed Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 138 |
6.3 |
Using Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 140 |
|
|
6.3.1 |
Views on Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 142 |
|
6.3.2 |
Lazy Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 143 |
|
6.3.3 |
Caching in Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 146 |
|
6.3.4 Performance Issues with Filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 149 |
|
6.4 Views on Ranges That Are Destroyed or Modified . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 151 |
||
|
6.4.1 Lifetime Dependencies Between Views and Their Ranges . . . . . . . . . . . . . |
. . 151 |
|
Contents |
|
|
vii |
|
6.4.2 Views with Write Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
152 |
|
|
6.4.3 Views on Ranges That Change . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
153 |
|
|
6.4.4 Copying Views Might Change Behavior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
154 |
|
6.5 |
Views and const . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
155 |
|
|
6.5.1 Generic Code for Both Containers and Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
156 |
|
|
6.5.2 Views May Remove the Propagation of const . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
163 |
|
|
6.5.3 Bringing Back Deep Constness to Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
165 |
|
6.6 |
Summary of All Container Idioms Broken By Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
168 |
|
6.7 |
Afternotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
168 |
|
7 Utilities for Ranges and Views |
171 |
||
7.1 |
Key Utilities for Using Ranges as Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
171 |
|
|
7.1.1 |
std::views::all() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
172 |
|
7.1.2 |
std::views::counted() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
174 |
|
7.1.3 |
std::views::common() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
176 |
7.2 |
New Iterator Categories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
177 |
|
7.3 |
New Iterator and Sentinel Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
178 |
|
|
7.3.1 |
std::counted_iterator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
179 |
|
7.3.2 |
std::common_iterator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
179 |
|
7.3.3 |
std::default_sentinel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
180 |
|
7.3.4 |
std::unreachable_sentinel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
182 |
|
7.3.5 |
std::move_sentinel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
182 |
7.4 |
New Functions for Dealing with Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
183 |
|
|
7.4.1 Functions for Dealing with the Elements of Ranges (and Arrays) . . . . . . . . . . . |
183 |
|
|
7.4.2 Functions for Dealing with Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
185 |
|
|
7.4.3 Functions for Swapping and Moving Elements/Values . . . . . . . . . . . . . . . . . |
186 |
|
|
7.4.4 Functions for Comparisons of Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
188 |
|
7.5 |
New Type Functions/Utilities for Dealing with Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
189 |
|
|
7.5.1 Generic Types of Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
189 |
|
|
7.5.2 Generic Types of Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
189 |
|
|
7.5.3 |
New Functional Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
190 |
|
7.5.4 Other New Types for Dealing with Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
191 |
|
7.6 |
Range Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
192 |
|
|
7.6.1 Benefits and Restrictions for Range Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
192 |
|
|
7.6.2 |
Algorithm Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
193 |
viii |
|
|
Contents |
8 View Types in Detail |
199 |
||
8.1 |
Overview of All Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 199 |
|
|
8.1.1 Overview of Wrapping and Generating Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 199 |
|
|
8.1.2 Overview of Adapting Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 201 |
|
8.2 |
Base Class and Namespace of Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 202 |
|
|
8.2.1 Base Class for Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 202 |
|
|
8.2.2 Why Range Adaptors/Factories Have Their Own Namespace . . . . . . . . . . . |
. . 203 |
|
8.3 |
Source Views to External Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 205 |
|
|
8.3.1 |
Subrange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 205 |
|
8.3.2 |
Ref View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 211 |
|
8.3.3 |
Owning View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 214 |
|
8.3.4 |
Common View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 218 |
8.4 |
Generating Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 221 |
|
|
8.4.1 |
Iota View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 221 |
|
8.4.2 |
Single View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 226 |
|
8.4.3 |
Empty View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 230 |
|
8.4.4 |
IStream View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 233 |
|
8.4.5 |
String View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 237 |
|
8.4.6 |
Span . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 239 |
8.5 |
Filtering Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 241 |
|
|
8.5.1 |
Take View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 241 |
|
8.5.2 |
Take-While View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 244 |
|
8.5.3 |
Drop View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 247 |
|
8.5.4 |
Drop-While View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 252 |
|
8.5.5 |
Filter View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 257 |
8.6 |
Transforming Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 265 |
|
|
8.6.1 |
Transform View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 265 |
|
8.6.2 |
Elements View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 270 |
|
8.6.3 Keys and Values View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 276 |
|
8.7 |
Mutating Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 279 |
|
|
8.7.1 |
Reverse View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 279 |
8.8 |
Views for Multiple Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 284 |
|
|
8.8.1 Split and Lazy-Split View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 284 |
|
|
8.8.2 |
Join View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 290 |
Contents |
|
|
ix |
9 Spans |
|
295 |
|
9.1 |
Using Spans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
295 |
|
|
9.1.1 |
Fixed and Dynamic Extent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
295 |
|
9.1.2 |
Example Using a Span with a Dynamic Extent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
296 |
|
9.1.3 |
Example Using a Span with Non-const Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
301 |
|
9.1.4 |
Example Using a Span with Fixed Extent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
303 |
|
9.1.5 |
Fixed vs. Dynamic Extent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
305 |
9.2 |
Spans Considered Harmful . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
306 |
|
9.3 |
Design Aspects of Spans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
306 |
|
|
9.3.1 |
Lifetime Dependencies of Spans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
307 |
|
9.3.2 |
Performance of Spans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
307 |
|
9.3.3 |
const Correctness of Spans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
308 |
|
9.3.4 |
Using Spans as Parameters in Generic Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
310 |
9.4 |
Span Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
312 |
|
|
9.4.1 |
Span Operations and Member Types Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
312 |
|
9.4.2 |
Constructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
314 |
|
9.4.3 |
Operations for Sub-Spans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
317 |
9.5 |
Afternotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
318 |
|
10 Formatted Output |
319 |
||
10.1 |
Formatted Output by Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
319 |
|
|
10.1.1 |
Using std::format() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
319 |
|
10.1.2 |
Using std::format_to_n() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
321 |
|
10.1.3 |
Using std::format_to() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
322 |
|
10.1.4 |
Using std::formatted_size() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
322 |
10.2 |
Performance of the Formatting Library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
322 |
|
|
10.2.1 |
Using std::vformat() and vformat_to() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
323 |
10.3 |
Formatted Output in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
324 |
|
|
10.3.1 |
General Format of Format Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
324 |
|
10.3.2 |
Standard Format Specifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
324 |
|
10.3.3 |
Width, Precision, and Fill Characters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
325 |
|
10.3.4 |
Format/Type Specifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
326 |
10.4 |
Internationalization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
329 |
|
10.5 |
Error Handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
331 |
|
x |
|
|
Contents |
10.6 |
User-Defined Formatted Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 333 |
|
|
10.6.1 |
Basic Formatter API . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 333 |
|
10.6.2 |
Improved Parsing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 335 |
|
10.6.3 Using Standard Formatters for User-Defined Formatters . . . . . . . . . . . . . . |
. . 337 |
|
|
10.6.4 Using Standard Formatters for Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 340 |
|
10.7 |
Afternotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 342 |
|
11 Dates and Timezones for <chrono> |
343 |
||
11.1 |
Overview by Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 343 |
|
|
11.1.1 Scheduling a Meeting on the 5th of Every Month . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 343 |
|
|
11.1.2 Scheduling a Meeting on the Last Day of Every Month . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 348 |
|
|
11.1.3 Scheduling a Meeting Every First Monday . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 350 |
|
|
11.1.4 |
Using Different Timezones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 352 |
11.2 |
Basic Chrono Concepts and Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 357 |
|
11.3 |
Basic Chrono Extensions with C++20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 358 |
|
|
11.3.1 |
Duration Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 358 |
|
11.3.2 |
Clocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 359 |
|
11.3.3 |
Timepoint Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 360 |
|
11.3.4 |
Calendrical Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 361 |
|
11.3.5 |
Time Type hh_mm_ss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 364 |
|
11.3.6 |
Hours Utilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 366 |
11.4 |
I/O with Chrono Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 367 |
|
|
11.4.1 |
Default Output Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 367 |
|
11.4.2 |
Formatted Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 368 |
|
11.4.3 |
Locale-Dependent Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 371 |
|
11.4.4 |
Formatted Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 372 |
11.5 |
Using the Chrono Extensions in Practice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 378 |
|
|
11.5.1 |
Invalid Dates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 378 |
|
11.5.2 Dealing with months and years . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 380 |
|
|
11.5.3 Parsing Timepoints and Durations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 382 |
|
11.6 |
Timezones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 385 |
|
|
11.6.1 |
Characteristics of Timezones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 385 |
|
11.6.2 The IANA Timezone Database . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 385 |
|
|
11.6.3 |
Using Timezones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 387 |
|
11.6.4 Dealing with Timezone Abbreviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 390 |
|
Contents |
|
|
xi |
|
11.6.5 |
Custom Timezones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
391 |
11.7 |
Clocks in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
394 |
|
|
11.7.1 Clocks with a Specified Epoch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
394 |
|
|
11.7.2 The Pseudo Clock local_t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
395 |
|
|
11.7.3 Dealing with Leap Seconds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
396 |
|
|
11.7.4 |
Conversions between Clocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
397 |
|
11.7.5 Dealing with the File Clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
399 |
|
11.8 |
Other New Chrono Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
401 |
|
11.9 |
Afternotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
401 |
|
12 std::jthread and Stop Tokens |
403 |
||
12.1 |
Motivation for std::jthread . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
403 |
|
|
12.1.1 The Problem of std::thread . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
403 |
|
|
12.1.2 |
Using std::jthread . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
405 |
|
12.1.3 Stop Tokens and Stop Callbacks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
406 |
|
|
12.1.4 Stop Tokens and Condition Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
408 |
|
12.2 |
Stop Sources and Stop Tokens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
410 |
|
|
12.2.1 Stop Sources and Stop Tokens in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
411 |
|
|
12.2.2 |
Using Stop Callbacks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
412 |
|
12.2.3 Constraints and Guarantees of Stop Tokens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
417 |
|
12.3 |
std::jthread in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
418 |
|
|
12.3.1 Using Stop Tokens with std::jthread . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
419 |
|
12.4 |
Afternotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
421 |
|
13 Concurrency Features |
423 |
||
13.1 |
Thread Synchronization with Latches and Barriers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
423 |
|
|
13.1.1 |
Latches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
423 |
|
13.1.2 |
Barriers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
427 |
13.2 |
Semaphores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
431 |
|
|
13.2.1 Example of Using Counting Semaphores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
432 |
|
|
13.2.2 Example of Using Binary Semaphores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
436 |
|
13.3 |
Extensions for Atomic Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
439 |
|
|
13.3.1 Atomic References with std::atomic_ref<> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
439 |
|
|
13.3.2 |
Atomic Shared Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
443 |
|
13.3.3 |
Atomic Floating-Point Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
447 |
xii |
|
|
Contents |
|
13.3.4 Thread Synchronization with Atomic Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 447 |
|
|
13.3.5 |
Extensions for std::atomic_flag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 451 |
13.4 |
Synchronized Output Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 452 |
|
|
13.4.1 Motivation for Synchronized Output Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 452 |
|
|
13.4.2 Using Synchronized Output Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 453 |
|
|
13.4.3 Using Synchronized Output Streams for Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 454 |
|
|
13.4.4 Using Synchronized Output Streams as Output Streams . . . . . . . . . . . . . . |
. . 455 |
|
|
13.4.5 Synchronized Output Streams in Practice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 456 |
|
13.5 |
Afternotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 457 |
|
14 Coroutines |
|
459 |
|
14.1 |
What Are Coroutines? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 459 |
|
14.2 |
A First Coroutine Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 461 |
|
|
14.2.1 |
Defining the Coroutine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 461 |
|
14.2.2 |
Using the Coroutine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 462 |
|
14.2.3 Lifetime Issues with Call-by-Reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 466 |
|
|
14.2.4 |
Coroutines Calling Coroutines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 468 |
|
14.2.5 Implementing the Coroutine Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 471 |
|
|
14.2.6 Bootstrapping Interface, Handle, and Promise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 477 |
|
|
14.2.7 |
Memory Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 479 |
14.3 |
Coroutines That Yield or Return Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 481 |
|
|
14.3.1 |
Using co_yield . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 481 |
|
14.3.2 |
Using co_return . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 487 |
14.4 |
Coroutine Awaitables and Awaiters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 491 |
|
|
14.4.1 |
Awaiters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 491 |
|
14.4.2 |
Standard Awaiters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 493 |
|
14.4.3 |
Resuming Sub-Coroutines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 494 |
|
14.4.4 Passing Values From Suspension Back to the Coroutine . . . . . . . . . . . . . . |
. . 498 |
|
14.5 |
Afternotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 503 |
|
15 Coroutines in Detail |
505 |
||
15.1 |
Coroutine Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 505 |
|
|
15.1.1 |
Coroutine Lambdas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 505 |
15.2 |
The Coroutine Frame and the Promises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 507 |
|
|
15.2.1 How Coroutine Interfaces, Promises, and Awaitables Interact . . . . . . . . . . . |
. . 508 |
|
Contents |
|
|
xiii |
15.3 |
Coroutine Promises in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
515 |
|
|
15.3.1 |
Mandatory Promise Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
515 |
|
15.3.2 Promise Operations to Return or Yield Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
518 |
|
|
15.3.3 |
Optional Promise Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
520 |
15.4 |
Coroutine Handles in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
521 |
|
|
15.4.1 |
std::coroutine_handle<void> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
522 |
15.5 |
Exceptions in Coroutines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
523 |
|
15.6 |
Allocating Memory for the Coroutine Frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
525 |
|
|
15.6.1 How Coroutines Allocate Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
525 |
|
|
15.6.2 Avoiding Heap Memory Allocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
526 |
|
|
15.6.3 get_return_object_on_allocation_failure() . . . . . . . . . . . . . . . . . |
530 |
|
15.7 |
co_await and Awaiters in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
531 |
|
|
15.7.1 Details of the Awaiter Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
531 |
|
|
15.7.2 Letting co_await Update Running Coroutines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
532 |
|
|
15.7.3 Symmetric Transfer with Awaiters for Continuation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
536 |
|
15.8 |
Other Ways of Dealing with co_await . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
538 |
|
|
15.8.1 |
await_transform() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
538 |
|
15.8.2 |
operator co_await() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
541 |
15.9 |
Concurrent Use of Coroutines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
542 |
|
|
15.9.1 |
co_await Coroutines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
542 |
|
15.9.2 A Thread Pool for Coroutine Tasks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
546 |
|
|
15.9.3 What C++ Libraries Will Provide After C++20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
555 |
|
15.10 |
Coroutine Traits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
556 |
|
16 Modules |
|
559 |
|
16.1 |
Motivation for Modules Using a First Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
559 |
|
|
16.1.1 Implementing and Exporting a Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
559 |
|
|
16.1.2 |
Compiling Module Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
561 |
|
16.1.3 Importing and Using a Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
562 |
|
|
16.1.4 |
Reachable versus Visible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
563 |
|
16.1.5 |
Modules and Namespaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
564 |
16.2 |
Modules with Multiple Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
566 |
|
|
16.2.1 |
Module Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
566 |
|
16.2.2 |
Using Implementation Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
566 |
|
16.2.3 |
Internal Partitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
571 |
xiv |
|
|
Contents |
|
16.2.4 |
Interface Partitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 572 |
|
16.2.5 Summary of Splitting Modules into Different Files . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 575 |
|
16.3 |
Dealing with Modules in Practice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 576 |
|
|
16.3.1 Dealing with Module Files with Different Compilers . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 576 |
|
|
16.3.2 Dealing with Header Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 578 |
|
16.4 |
Modules in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 580 |
|
|
16.4.1 |
Private Module Fragments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 580 |
|
16.4.2 Module Declaration and Export in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 582 |
|
|
16.4.3 |
Umbrella Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 583 |
|
16.4.4 Module Import in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 584 |
|
|
16.4.5 Reachable versus Visible Symbols in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 584 |
|
16.5 |
Afternotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 587 |
|
17 Lambda Extensions |
589 |
||
17.1 |
Generic Lambdas with Template Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 589 |
|
|
17.1.1 Using Template Parameters for Generic Lambdas in Practice . . . . . . . . . . . |
. . 590 |
|
|
17.1.2 Explicit Specification of Lambda Template Parameters . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 591 |
|
17.2 |
Calling the Default Constructor of Lambdas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 592 |
|
17.3 |
Lambdas as Non-Type Template Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 594 |
|
17.4 |
consteval Lambdas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 595 |
|
17.5 |
Changes for Capturing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 596 |
|
|
17.5.1 Capturing this and *this . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 596 |
|
|
17.5.2 |
Capturing Structured Bindings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 597 |
|
17.5.3 Capturing Parameter Packs of Variadic Templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 597 |
|
|
17.5.4 |
Lambdas as Coroutines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 599 |
17.6 |
Afternotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 600 |
|
18 Compile-Time Computing |
601 |
||
18.1 |
Keyword constinit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 601 |
|
|
18.1.1 Using constinit in Practice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 603 |
|
|
18.1.2 How constinit Solves the Static Initialization Order Fiasco . . . . . . . . . . . |
. . 604 |
|
18.2 |
Keyword consteval . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 606 |
|
|
18.2.1 A First consteval Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 607 |
|
|
18.2.2 |
constexpr versus consteval . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 609 |
|
18.2.3 Using consteval in Practice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 612 |
|
Contents |
|
|
xv |
|
18.2.4 Compile-Time Value versus Compile-Time Context . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
613 |
|
18.3 |
Relaxed Constraints for constexpr Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
614 |
|
18.4 |
std::is_constant_evaluated() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
614 |
|
|
18.4.1 |
std::is_constant_evaluated() in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
616 |
18.5 |
Using Heap Memory, Vectors, and Strings at Compile Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
620 |
|
|
18.5.1 Using Vectors at Compile Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
620 |
|
|
18.5.2 Returning a Collection at Compile Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
622 |
|
|
18.5.3 Using Strings at Compile Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
625 |
|
18.6 |
Other constexpr Extensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
628 |
|
|
18.6.1 |
constexpr Language Extensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
628 |
|
18.6.2 |
constexpr Library Extensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
628 |
18.7 |
Afternotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
629 |
|
19 Non-Type Template Parameter (NTTP) Extensions |
631 |
||
19.1 |
New Types for Non-Type Template Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
631 |
|
|
19.1.1 Floating-Point Values as Non-Type Template Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . |
632 |
|
|
19.1.2 Objects as Non-Type Template Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
634 |
|
|
19.1.3 Lambdas as Non-Type Template Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
638 |
|
19.2 |
Afternotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
640 |
|
20 New Type Traits |
641 |
||
20.1 |
New Type Traits for Type Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
642 |
|
|
20.1.1 |
is_bounded_array_v<> and is_unbounded_array_v . . . . . . . . . . . . . . . |
642 |
20.2 |
New Type Traits for Type Inspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
642 |
|
|
20.2.1 is_nothrow_convertible_v<> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
642 |
|
20.3 |
New Type Traits for Type Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
643 |
|
|
20.3.1 remove_cvref_t<> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
643 |
|
|
20.3.2 |
unwrap_reference<> and unwrap_ref_decay_t . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
643 |
|
20.3.3 common_reference<>_t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
643 |
|
|
20.3.4 type_identity_t<> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
644 |
|
20.4 |
New Type Traits for Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
645 |
|
|
20.4.1 iter_difference_t<> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
645 |
|
|
20.4.2 iter_value_t<> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
645 |
|
|
20.4.3 |
iter_reference_t<> and iter_rvalue_reference_t<> . . . . . . . . . . . . . |
646 |
xvi |
|
|
Contents |
20.5 |
Type Traits and Functions for Layout Compatibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 647 |
|
|
20.5.1 is_layout_compatible_v<> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 647 |
|
|
20.5.2 is_pointer_interconvertible_base_of_v<> . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 648 |
|
|
20.5.3 is_corresponding_member() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 648 |
|
|
20.5.4 is_pointer_interconvertible_with_class() . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 649 |
|
20.6 |
Afternotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 649 |
|
21 Small Improvements for the Core Language |
651 |
||
21.1 |
Range-Based for Loop with Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 651 |
|
21.2 |
using for Enumeration Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 652 |
|
21.3 |
Delegating Enumeration Types to Different Scopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 654 |
|
21.4 |
New Character Type char8_t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 655 |
|
|
21.4.1 Changes in the C++ Standard Library for char8_t . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 657 |
|
|
21.4.2 |
Broken Backward Compatibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 657 |
21.5 |
Improvements for Aggregates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 660 |
|
|
21.5.1 |
Designated Initializers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 660 |
|
21.5.2 Aggregate Initialization with Parentheses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 661 |
|
|
21.5.3 |
Definition of Aggregates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 665 |
21.6 |
New Attributes and Attribute Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 667 |
|
|
21.6.1 Attributes [[likely]] and [[unlikely]] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 667 |
|
|
21.6.2 |
Attribute [[no_unique_address]] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 668 |
|
21.6.3 Attribute [[nodiscard]] with Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 670 |
|
21.7 |
Feature Test Macros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 671 |
|
21.8 |
Afternotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 672 |
|
22 Small Improvements for Generic Programming |
673 |
||
22.1 |
Implicit typename for Type Members of Template Parameters . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 673 |
|
|
22.1.1 Rules for Implicit typename in Detail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 674 |
|
22.2 |
Improvements for Aggregates in Generic Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 676 |
|
|
22.2.1 Class Template Argument Deduction (CTAD) for Aggregates . . . . . . . . . . . |
. . 676 |
|
22.3 |
Conditional explicit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 678 |
|
|
22.3.1 Conditional explicit in the Standard Library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 680 |
|
22.4 |
Afternotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. . 681 |
|
Contents |
|
|
xvii |
23 Small Improvements for the C++ Standard Library |
683 |
||
23.1 |
Updates for String Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
683 |
|
|
23.1.1 String Members starts_with() and ends_with() . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
684 |
|
|
23.1.2 Restricted String Member reserve() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
684 |
|
23.2 |
std::source_location . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
685 |
|
23.3 |
Safe Comparisons of Integral Values and Sizes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
687 |
|
|
23.3.1 Safe Comparisons of Integral Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
687 |
|
|
23.3.2 |
ssize() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
688 |
23.4 |
Mathematical Constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
688 |
|
23.5 |
Utilities for Dealing with Bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
689 |
|
|
23.5.1 |
Bit Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
690 |
|
23.5.2 |
std::bit_cast<>() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
692 |
|
23.5.3 |
std::endian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
692 |
23.6 |
<version> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
693 |
|
23.7 |
Extensions for Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
694 |
|
|
23.7.1 |
Range Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
694 |
|
23.7.2 |
New Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
694 |
|
23.7.3 unseq Execution Policy for Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
696 |
|
23.8 |
Afternotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
698 |
|
24 Deprecated and Removed Features |
701 |
||
24.1 |
Deprecated and Removed Core Language Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
701 |
|
24.2 |
Deprecated and Removed Library Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
701 |
|
|
24.2.1 |
Deprecated Library Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
701 |
|
24.2.2 |
Removed Library Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
701 |
24.3 |
Afternotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
702 |
|
Glossary |
|
|
703 |
Index |
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709 |