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Contents

前言 xiii

本书的版本 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii

致谢 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv

译者序 xvii

致谢 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvii

关于本书 xix

阅读前须知 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xix

本书的整体结构 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xix

如何阅读本书 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xx

错误术语 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xx

C++17 标准 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xx

示例代码和附加信息 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxi

反馈 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxi

I 基本语言特性 1

1 结构化绑定 3

1.1 细说结构化绑定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.2 结构化绑定的适用场景 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.2.1 结构体和类 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.2.2 原生数组 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.2.3 std::pair, std::tuple 和 std::array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.3 为结构化绑定提供 Tuple-Like API . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.4 后记 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2 带初始化的 if 和 switch 语句 19

2.1 带初始化的 if 语句 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.2 带初始化的 switch 语句 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

ii Contents

2.3 后记 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3 内联变量 23

3.1 内联变量产生的动机 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.2 使用内联变量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.3 constexpr static 成员现在隐含 inline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.4 内联变量和 thread_local . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.5 后记 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4 聚合体扩展 31

4.1 扩展聚合体初始化的动机 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.2 使用聚合体扩展 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.3 聚合体的定义 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4.4 向后的不兼容性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4.5 后记 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

5 强制省略拷贝或传递未实质化的对象 37

5.1 强制省略临时变量拷贝的动机 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

5.2 强制省略临时变量拷贝的作用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

5.3 更明确的值类型体系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

5.3.1 值类型体系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

5.3.2 自从 C++17 起的值类型体系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

5.4 未实质化的返回值传递 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

5.5 后记 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

6 lambda 表达式扩展 45

6.1 constexpr lambda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

6.1.1 使用 constexpr lambda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

6.2 向 lambda 传递 this 的拷贝 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

6.3 以常量引用捕获 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

6.4 后记 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

7 新属性和属性特性 51

7.1 [[nodiscard]] 属性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

7.2 [[maybe_unused]] 属性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

7.3 [[fallthrough]] 属性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

7.4 通用的属性扩展 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

7.5 后记 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Contents iii

8 其他语言特性 57

8.1 嵌套命名空间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

8.2 有定义的表达式求值顺序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

8.3 更宽松的用整型初始化枚举值的规则 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

8.4 修正 auto 类型的列表初始化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

8.5 十六进制浮点数字面量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

8.6 UTF-8 字符字面量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

8.7 异常声明作为类型的一部分 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

8.8 单参数 static_assert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

8.9 预处理条件 __has_include . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

8.10 后记 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

II 模板特性 69

9 类模板参数推导 71

9.1 使用类模板参数推导 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

9.1.1 默认以拷贝方式推导 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

9.1.2 推导 lambda 的类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

9.1.3 没有类模板部分参数推导 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

9.1.4 使用类模板参数推导代替快捷函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

9.2 推导指引 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

9.2.1 使用推导指引强制类型退化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

9.2.2 非模板推导指引 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

9.2.3 推导指引 VS 构造函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

9.2.4 显式推导指引 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

9.2.5 聚合体的推导指引 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

9.2.6 标准推导指引 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

9.3 后记 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

10 编译期 if 语句 87

10.1 编译期 if 语句的动机 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

10.2 使用编译期 if 语句 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

10.2.1 编译期 if 的注意事项 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

10.2.2 其他编译期 if 的示例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

10.3 带初始化的编译期 if 语句 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

10.4 在模板之外使用编译期 if . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

10.5 后记 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

iv Contents

11 折叠表达式 97

11.1 折叠表达式的动机 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

11.2 使用折叠表达式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

11.2.1 处理空参数包 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

11.2.2 支持的运算符 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

11.2.3 使用折叠表达式处理类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

11.3 后记 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

12 处理字符串字面量模板参数 109

12.1 在模板中使用字符串 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

12.2 后记 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

13 占位符类型作为模板参数 111

13.1 使用 auto 模板参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

13.1.1 字符和字符串模板参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

13.1.2 定义元编程常量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

13.2 使用 auto 作为变量模板的参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

13.3 使用 decltype(auto) 模板参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

13.4 后记 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

14 扩展的 using 声明 117

14.1 使用变长的 using 声明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

14.2 使用变长 using 声明继承构造函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

14.3 后记 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

III 新的标准库组件 121

15 std::optional<> 123

15.1 使用 std::optional<> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

15.1.1 可选的返回值 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

15.1.2 可选的参数和数据成员 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

15.2 std::optional<> 类型和操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

15.2.1 std::optional<> 类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

15.2.2 std::optional<> 的操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

15.3 特殊情况 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

15.3.1 bool 类型或原生指针的可选对象 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

15.3.2 可选对象的可选对象 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

15.4 后记 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

Contents v

16 std::variant<> 135

16.1 std::variant<> 的动机 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

16.2 使用 std::variant<> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

16.3 std::variant<> 类型和操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

16.3.1 std::variant<> 类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

16.3.2 std::variant<> 的操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

16.3.3 访问器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

16.3.4 异常造成的无值 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

16.4 使用 std::variant 实现多态的异质集合 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

16.4.1 使用 std::variant 实现几何对象 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

16.4.2

使用

std::variant

实现其他异质集合

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

16.4.3 比较多态的 variant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

16.5 std::variant<> 的特殊情况 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

16.5.1 同时有 bool 和 std::string 选项 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

16.6 后记 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

17 std::any 153

17.1 使用 std::any . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

17.2 std::any 类型和操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

17.2.1 Any 类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

17.2.2 Any 操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

17.3 后记 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

18 std::byte 161

18.1 使用 std::byte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

18.2 std::byte 类型和操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

18.2.1 std::byte 类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

18.2.2 std::byte 操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

18.3 后记 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

19 字符串视图 167

19.1 和 std::string 的不同之处 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

19.2

使用字符串视图

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168

19.3 使用字符串视图作为参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168

19.3.1 字符串视图有害的一面 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

19.4 字符串视图类型和操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

19.4.1 字符串视图的具体类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

19.4.2 字符串视图的操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

19.4.3 其他类型对字符串视图的支持 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

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