成为VIP
23是个小版本，主要在于「完善」二字，而非「新增」。因此，值得单独拿出来写篇文章的特性其实并不多，大多特性都是些琐碎小点，三言两语便可讲清。
本篇包含绝大多数C++23特性，难度三星就表示只会介绍基本用法，但有些特性的原理也会深入讲讲。
1Deducing this（P0847）
Deducing this是C++23中最主要的特性之一。msvc在去年3月份就已支持该特性，可以在v19.32之后的版本使用。
为什么我们需要这个特性？
大家知道，成员函数都有一个隐式对象参数，对于非静态成员函数，这个隐式对象参数就是this指针；而对于静态成员函数，这个隐式对象参数被定义为可以匹配任何参数，这仅仅是为了保证重载决议可以正常运行。
Deducing this所做的事就是提供一种将非静态成员函数的「隐式对象参数」变为「显式对象参数」的方式。为何只针对非静态成员函数呢？因为静态成员函数并没有this指针，隐式对象参数并不能和this指针划等号，静态函数拥有隐式对象参数只是保证重载决议能够正常运行而已，这个参数没有其他用处。
于是，现在便有两种写法编写非静态成员函数。
1struct S_implicit {
2 void foo() {}
3};
4
5struct S_explicit {
6 void foo(this S_explicit&) {}
7};
通过Deducing this，可以将隐式对象参数显式地写出来，语法为this+type。
该提案最根本的动机是消除成员函数修饰所带来的冗余，举个例子：
1// Before
2struct S_implicit {
3 int data_;
4
5 int& foo() & { return data_; }
6 const int& foo() const& { return data_; }
7};
8
9// After
10struct S_explicit {
11 int data_;
12
13 template <class Self>
14 auto&& foo(this Self& self) {
15 return std::forward(self).data_;
16 }
17};
原本你也许得为同一个成员函数编写各种版本的修饰，比如&, const&, &&, const &&，其逻辑并无太大变化，完全是重复的机械式操作。如今借助Deducing this，你只需编写一个版本即可。
这里使用了模板形式的参数，通常来说，建议是使用Self作为显式对象参数的名称，顾名思义的同时又能和其他语言保持一致性。
该特性还有许多使用场景，同时也是一种新的定制点表示方式。
比如，借助Deducing this，可以实现递归Lambdas。
1int main() {
2 auto gcd = [](this auto self, int a, int b) -> int {
3 return b == 0 ? a : self(b, a % b);
4 };
5
6 std::cout << gcd(20, 30) << "n";
7}
这使得Lambda函数再次得到增强。
又比如，借助Deducing this，可以简化CRTP。
1//// Before
2// CRTP
3template <class Derived>
4struct Base {
5 void foo() {
6 auto& self = *static_cast(this);
7 self.bar();
8 }
9};
10
11struct Derived : Base {
12 void bar() const {
13 std::cout << "CRTP Derivedn";
14 }
15};
16
17////////////////////////////////////////////
18//// After
19// Deducing this
20struct Base {
21 template <class Self>
22 void foo(this Self& self) {
23 self.bar();
24 }
25};
26
27struct Derived : Base {
28 void bar() const {
29 std::cout << "Deducing this Derivedn";
30 }
31};
这种新的方式实现CRTP，可以省去CR，甚至是T，要更加自然，更加清晰。
这也是一种新的定制点方式，稍微举个简单点的例子：
1// Library
2namespace mylib {
3
4 struct S {
5 auto abstract_interface(this auto& self, int param) {
6 self.concrete_algo1(self.concrete_algo2(param));
7 }
8 };
9} // namespace mylib
10
11namespace userspace {
12 struct M : mylib::S {
13 auto concrete_algo1(int val) {}
14 auto concrete_algo2(int val) const {
15 return val * 6;
16 }
17 };
18} // namespace userspace
19
20int main() {
21 using userspace::M;
22 M m;
23 m.abstract_interface(4);
24}
这种方式依旧属于静态多态的方式，但代码更加清晰、无侵入，并支持显式opt-in，是一种值得使用的方式。
定制点并非一个简单的概念，若是看不懂以上例子，跳过便是。
下面再来看其他的使用场景。
Deducing this还可以用来解决根据closure类型完美转发Lambda捕获参数的问题。
亦即，如果Lambda函数的类型为左值，那么捕获的参数就以左值转发；如果为右值，那么就以右值转发。下面是一个例子：
1#include
2#include
3#include // for std::forward_like
4
5auto get_message() {
6 return 42;
7}
8
9struct Scheduler {
10 auto submit(auto&& m) {
11 std::cout << std::boolalpha;
12 std::cout << std::is_lvalue_reference<decltype(m)>::value << "n";
13 std::cout << std::is_rvalue_reference<decltype(m)>::value << "n";
14 return m;
15 }
16};
17
18int main() {
19 Scheduler scheduler;
20 auto callback = [m=get_message(), &scheduler](this auto&& self) -> bool {
21 return scheduler.submit(std::forward_like<decltype(self)>(m));
22 };
23 callback(); // retry(callback)
24 std::move(callback)(); // try-or-fail(rvalue)
25}
26
27// Output:
28// true
29// false
30// false
31// true
若是没有Deducing this，那么将无法简单地完成这个操作。
另一个用处是可以将this以值形式传递，对于小对象来说，可以提高性能。
一个例子：
1struct S {
2 int data_;
3 int foo(); // implicit this pointer
4 // int foo(this S); // Pass this by value
5};
6
7int main() {
8 S s{42};
9 return s.foo();
10}
11
12// implicit this pointer生成的汇编代码：
13// sub rsp, 40 ; 00000028H
14// lea rcx, QWORD PTR s$[rsp]
15// mov DWORD PTR s$[rsp], 42 ; 0000002aH
16// call int S::foo(void) ; S::foo
17// add rsp, 40 ; 00000028H
18// ret 0
19
20// Pass this by value生成的汇编代码：
21// mov ecx, 42 ; 0000002aH
22// jmp static int S::foo(this S) ; S::foo
对于隐式的this指针，生成的汇编代码需要先分配栈空间，保存this指针到rcx寄存器中，再将42赋值到data_中，然后调用foo()，最后平栈。
而以值形式传递this，则无需那些操作，因为值传递的this不会影响s变量，中间的步骤都可以被优化掉，也不再需要分配和平栈操作，所以可以直接将42保存到寄存器当中，再jmp到foo()处执行。
Deducing this是个单独就可写篇四五星难度文章的特性，用处很多，值得深入探索的地方也很多，所以即便是概述这部分也写得比较多。
2Monadicstd::optional（P0798R8）
P0798提议为std::optional增加三个新的成员：map(), and_then()和or_else()。
功能分别为：
在R2中map()被重命名为transform()，因此实际新增的三个函数为transform()，and_then()和or_else()。
这些函数主要是避免手动检查optional值是否有效，比如：
1// Before
2if (opt_string) {
3 std::optional<int> i = stoi(*opt_string);
4}
5
6// After
7std::optional<int> i = opt_string.and_then(stoi);
一个使用的小例子：
1// chain a series of functions until there's an error
2std::optional<string> opt_string("10");
3std::optional<int> i = opt_string
4 .and_then(std::stoi)
5 .transform([](auto i) { return i * 2; });
错误的情况：
1// fails, transform not called, j == nullopt
2std::optional<std::string> opt_string_bad("abcd");
3std::optional<int> j = opt_string_bad
4 .and_then(std::stoi)
5 .transform([](auto i) { return i * 2; });
目前GCC 12，Clang 14，MSVC v19.32已经支持该特性。
3std::expected（P0323）
该特性用于解决错误处理的问题，增加了一个新的头文件。
错误处理的逻辑关系为条件关系，若正确，则执行A逻辑；若失败，则执行B逻辑，并需要知道确切的错误信息，才能对症下药。
当前的常用方式是通过错误码或异常，但使用起来还是多有不便。
std::expected表示期望，算是std::variant和std::optional的结合，它要么保留T（期望的类型），要么保留E（错误的类型），它的接口又和std::optional相似。
一个简单的例子：
1enum class Status : uint8_t {
2 Ok,
3 connection_error,
4 no_authority,
5 format_error,
6};
7
8bool connected() {
9 return true;
10}
11
12bool has_authority() {
13 return false;
14}
15
16bool format() {
17 return false;
18}
19
20std::expected<std::string, Status> read_data() {
21 if (!connected())
22 return std::unexpected { Status::connection_error };
23 if (!has_authority())
24 return std::unexpected { Status::no_authority };
25 if (!format())
26 return std::unexpected { Status::format_error };
27
28 return {"my expected type"};
29 }
30
31
32int main() {
33 auto result = read_data();
34 if (result) {
35 std::cout << result.value() << "n";
36 } else {
37 std::cout << "error code: " << (int)result.error() << "n";
38 }
39}
这种方式无疑会简化错误处理的操作。
该特性目前在GCC 12，Clang 16（还未发布），MSVC v19.33已经实现。
4MultidimensionalArrays（P2128）
这个特性用于访问多维数组c++lambda表达式，之前C++operator[]只支持访问单个下标，无法访问多维数组。
因此要访问多维数组，以前的方式是：
感谢该提案，在C++23，我们终于可以通过m[1, 2]这种方式来访问多维数组。
一个例子：
1template <class T, size_t R, size_t C>
2struct matrix {
3 T& operator[](const size_t r, const size_t c) noexcept {
4 return data_[r * C + c];
5 }
6
7 const T& operator[](const size_t r, const size_t c) const noexcept {
8 return data_[r * C + c];
9 }
10
11private:
12 std::array data_;
13};
14
15
16int main() {
17 matrix<int, 2, 2> m;
18 m[0, 0] = 0;
19 m[0, 1] = 1;
20 m[1, 0] = 2;
21 m[1, 1] = 3;
22
23 for (auto i = 0; i < 2; ++i) {
24 for (auto j = 0; j < 2; ++j) {
25 std::cout << m[i, j] << ' ';
26 }
27 std::cout << std::endl;
28 }
29}
该特性目前在GCC 12和Clang 15以上版本已经支持。5if consteval（P1938）
该特性是关于immediate function的，即consteval function。
解决的问题其实很简单，在C++20，consteval function可以调用constexpr function，而反过来却不行。
1consteval auto bar(int m) {
2 return m * 6;
3}
4
5constexpr auto foo(int m) {
6 return bar(m);
7}
8
9
10int main() {
11 [[maybe_unused]] auto res = foo(42);
12}
以上代码无法编译通过，因为constexpr functiong不是强保证执行于编译期，在其中自然无法调用consteval function。
但是，即便加上if std::is_constant_evaluated()也无法编译成功。
1constexpr auto foo(int m) {
2 if (std::is_constant_evaluated()) {
3 return bar(m);
4 }
5 return 42;
6}
这就存在问题了，P1938通过if consteval修复了这个问题。在C++23，可以这样写：
1constexpr auto foo(int m) {
2 if consteval {
3 return bar(m);
4 }
5 return 42;
6}
该特性目前在GCC 12和Clang 14以上版本已经实现。
6FormattedOutput（P2093）
该提案就是std::print()，之前已经说过，这里再简单地说下。
标准cout的设计非常糟糕，具体表现在：
随着Formatting Library加入C++20，已在fmt库中使用多年的fmt::print()加入标准也是顺理成章。
格式化输出的目标是要满足：可用性、Unicode编码支持、良好的性能，与较小的二进制占用空间。为了不影响现有代码，该特性专门加了一个新的头文件
，包含两个主要函数：
1#include
2
3int main() {
4 const char* world = "world";
5 std::print("Hello {}", world); // doesn't print a newline
6 std::println("Hello {}", world); // print a newline
7}
这对cout来说绝对是暴击，std::print的易用性和性能简直完爆它。
其语法就是Formatting Library的格式化语法。
性能对比：
----------------------------------------------------------
Benchmark Time CPU Iterations
----------------------------------------------------------
printf 87.0 ns 86.9 ns 7834009
ostream 255 ns 255 ns 2746434
print 78.4 ns 78.3 ns 9095989
print_cout 89.4 ns 89.4 ns 7702973
print_cout_sync 91.5 ns 91.4 ns 7903889
结果显示，printf与print几乎要比cout快三倍，print默认会打印到stdout。当打印到cout并同步标准C的流时（print_cout_sync），print大概要快14%；当不同步标准C的流时（print_cout），依旧要快不少。
遗憾的是，该特性目前没有编译器支持。
7FormattingRanges（P2286）
同样属于Formatting大家族，该提案使得我们能够格式化输出Ranges。
也就是说，我们能够写出这样的代码：
import std;
auto main() -> int {
std::vector vec { 1, 2, 3 };
std::print("{}n", vec); // Output: [1, 2, 3]
}
这意味着再也不用迭代来输出Ranges了。
这是非常有必要的，考虑一个简单的需求：文本分割。
Python的实现：
1print("how you doing".split(" "))
2
3# Output:
4# ['how', 'you', 'doing']
Java的实现：
1import java.util.Arrays;
2
3class Main {
4 public static void main(String args[]) {
5 System.out.println("how you doing".split(" "));
6 System.out.println(Arrays.toString("how you doing".split(" ")));
7 }
8}
9
10// Output:
11// [Ljava.lang.String;@2b2fa4f7
12// [how, you, doing]
Rust的实现：
1use itertools::Itertools;
2
3fn main() {
4 println!("{:?}", "How you doing".split(' '));
5 println!("[{}]", "How you doing".split(' ').format(", "));
6 println!("{:?}", "How you doing".split(' ').collect::<Vec>());
7}
8
9// Output:
10// Split(SplitInternal { start: 0, end: 13, matcher: CharSearcher { haystack: "How you doing", finger: 0, finger_back: 13, needle: ' ', utf8_size: 1, utf8_encoded: [32, 0, 0, 0] }, allow_trailing_empty: true, finished: false })
11// [How, you, doing]
12// ["How", "you", "doing"]
JS的实现：
1console.log('How you doing'.split(' '))
2
3// Output:
4// ["How", "you", "doing"]
Go的实现：
1package main
2import "fmt"
3import "strings"
4
5func main() {
6 fmt.Println(strings.Split("How you doing", " "));
7}
8
9// Output:
10// [How you doing]
Kotlin的实现：
1fun main() {
2 println("How you doing".split(" "));
3}
4
5// Output:
6// [How, you, doing]
C++的实现：
1int main() {
2 std::string_view contents {"How you doing"};
3
4 auto words = contents
5 | std::views::split(' ')
6 | std::views::transform([](auto&& str) {
7 return std::string_view(&*str.begin(), std::ranges::distance(str));
8 });
9
10 std::cout << "[";
11 char const* delim = "";
12 for (auto word : words) {
13 std::cout << delim;
14
15 std::cout << std::quoted(word);
16 delim = ", ";
17 }
18 std::cout << "]n";
19}
20
21// Output:
22// ["How", "you", "doing"]
借助fmt，可以简化代码：
1int main() {
2 std::string_view contents {"How you doing"};
3
4 auto words = contents
5 | std::views::split(' ')
6 | std::views::transform([](auto&& str) {
7 return std::string_view(&*str.begin(), std::ranges::distance(str));
8 });
9
10 fmt::print("{}n", words);
11 fmt::print("<>", fmt::join(words, "--"));
12
13}
14
15// Output:
16// ["How", "you", "doing"]
17// <>
因为views::split()返回的是一个subrange，因此需要将其转变成string_view，否则，输出将为：
1int main() {
2 std::string_view contents {"How you doing"};
3
4 auto words = contents | std::views::split(' ');
5
6 fmt::print("{}n", words);
7 fmt::print("<>", fmt::join(words, "--"));
8
9}
10
11// Output:
12// [[H, o, w], [y, o, u], [d, o, i, n, g]]
13// <>
总之，这个特性将极大简化Ranges的输出，是值得兴奋的特性之一。
该特性目前没有编译器支持。
7import std（P2465）
C++20模块很难用的一个原因就是标准模块没有提供，因此这个特性的加入是自然趋势。
现在，可以写出这样的代码：
1import std;
2
3int main() {
4 std::print("Hello standard library modules!n");
5}
性能对比：
如何你是混合C和C++，那可以使用std.compat module，所有的C函数和标准库函数都会包含进来。
目前基本没有编译器支持此特性。
8out_ptr（P1132r8）
23新增了两个对于指针的抽象类型，std::out_ptr_t和std::inout_ptr_t，两个新的函数std::out_ptr()和std::inout_ptr()分别返回这两个类型。
主要是在和C API交互时使用的，一个例子对比一下：
1// Before
2int old_c_api(int**);
3
4int main() {
5 auto up = std::make_unique<int>(5);
6
7 int* up_raw = up.release();
8 if (int ec = foreign_resetter(&up)) {
9 return ec;
10 }
11
12 up.reset(up_raw);
13}
14
15////////////////////////////////
16// After
17int old_c_api(int**);
18
19int main() {
20 auto up = std::make_unique<int>(5);
21
22 if (int ec = foreign_resetter(std::inout_ptr(up))) {
23 return ec;
24 }
25
26 // *up is still valid
27}
该特性目前在MSVC v19.30支持。
9auto(x) decay copy（P0849）
该提案为auto又增加了两个新语法：auto(x)和auto{x}。两个作用一样，只是写法不同，都是为x创建一份拷贝。
为什么需要这么个东西？
看一个例子：
1void bar(const auto&);
2
3void foo(const auto& param) {
4 auto copy = param;
5 bar(copy);
6}
foo()中调用bar()，希望传递一份param的拷贝，则我们需要单独多声明一个临时变量。或是这样：
1void foo(const auto& param) {
2 bar(std::decay_t<decltype(param)>{param});
3}
这种方式需要手动去除多余的修饰，只留下T，要更加麻烦。
auto(x)就是内建的decay copy，现在可以直接这样写：
1void foo(const auto& param) {
2 bar(auto{param});
3}大家可能还没意识到其必要性，来看提案当中更加复杂一点的例子。
1void pop_front_alike(auto& container) {
2 std::erase(container, container.front());
3}
4
5int main() {
6 std::vector fruits{ "apple", "apple", "cherry", "grape",
7 "apple", "papaya", "plum", "papaya", "cherry", "apple"};
8 pop_front_alike(fruits);
9
10 fmt::print("{}n", fruits);
11}
12
13// Output:
14// ["cherry", "grape", "apple", "papaya", "plum", "papaya", "apple"]
请注意该程序的输出，是否如你所想的一样。若没有发现问题，请让我再提醒一下：pop_front_alike()要移除容器中所有跟第1个元素相同的元素。
因此，理想的结果应该为：
["cherry", "grape", "papaya", "plum", "papaya", "cherry"]
是哪里出了问题呢？让我们来看看gcc std::erase()的实现：
1template<typename _ForwardIterator, typename _Predicate>
2_ForwardIterator
3 __remove_if(_ForwardIterator __first, _ForwardIterator __last,
4 _Predicate __pred)
5{
6 __first = std::__find_if(__first, __last, __pred);
7 if (__first == __last)
8 return __first;
9 _ForwardIterator __result = __first;
10 ++__first;
11 for (; __first != __last; ++__first)
12 if (!__pred(__first)) {
13 *__result = _GLIBCXX_MOVE(*__first);
14 ++__result;
15 }
16
17 return __result;
18}
19
20template<typename _Tp, typename _Alloc, typename _Up>
21 inline typename vector::size_type
22erase(vector& __cont, const _Up& __value)
23{
24 const auto __osz = __cont.size();
25 __cont.erase(std::remove(__cont.begin(), __cont.end(), __value),
26 __cont.end());
27 return __osz - __cont.size();
28}
std::remove()最终调用的是remove_if()，因此关键就在这个算法里面。这个算法每次会比较当前元素和欲移除元素，若不相等，则用当前元素覆盖当前__result迭代器的值，然后__result向后移一位。重复这个操作，最后全部有效元素就都跑到__result迭代器的前面去了。
问题出在哪里呢？欲移除元素始终指向首个元素，而它会随着元素覆盖操作被改变，因为它的类型为const T&。
此时，必须重新copy一份值，才能得到正确的结果。
故将代码小作更改，就能得到正确的结果。
void pop_front_alike(auto& container) {
auto copy = container.front();
std::erase(container, copy);
}
然而这种方式是非常反直觉的，一般来说这两种写法的效果应该是等价的。
我们将copy定义为一个单独的函数，表达效果则要好一点。
auto copy(const auto& value) {
return value;
}
void pop_front_alike(auto& container) {
std::erase(container, copy(container.front()));
}
而auto{x}和auto(x)，就相当于这个copy()函数，只不过它是内建到语言里面的而已。
10Narrowingcontextualconversions to bool
这个提案允许在static_assert和if constexpr中从整形转换为布尔类型。
以下表格就可以表示所有内容。
Before
After
if constexpr(bool(flags & Flags::Exec))
if constexpr(flags & Flags::Exec)
if constexpr(flags & Flags::Exec != 0)
if constexpr(flags & Flags::Exec)
static_assert(N % 4 != 0);
static_assert(N % 4);
static_assert(bool(N));
static_assert(N);
对于严格的C++编译器来说，以前在这种情境下int无法向下转换为bool，需要手动强制转换，C++23这一情况得到了改善。
目前在GCC 9和Clang 13以上版本支持该特性。
11forward_like（P2445）
这个在Deducing this那节已经使用过了，是同一个作者。
使用情境让我们回顾一下这个例子：
1auto callback = [m = get_message(), &scheduler](this auto&& self) -> bool {
2 return scheduler.submit(std::forward_like<decltype(self)>(m));
3};
4
5callback(); // retry(callback)
6std::move(callback)(); // try-or-fail(rvalue)
std::forward_like加入到了中，就是根据模板参数的值类别来转发参数。
如果closure type为左值，那么m将转发为左值；如果为右值，将转发为右值。
听说Clang 16和MSVC v19.34支持该特性，但都尚未发布。
12#eifdef and #eifndef（P2334）
这两个预处理指令来自WG14（C的工作组），加入到了C23。C++为了兼容C，也将它们加入到了C++23。
也是一个完善工作。
#ifdef和#ifndef分别是#if defined()和#if !defined()的简写，而#elif defined()和#elif !defined()却并没有与之对应的简写指令。因此，C23使用#eifdef和#eifndef来补充这一遗漏。
总之，是两个非常简单的小特性。目前已在GCC 12和Clang 13得到支持。
13#warning（P2437）
#warning是主流编译器都会支持的一个特性，最终倒逼C23和C++23也加入了进来。
这个小特性可以用来产生警告信息，与#error不同，它并不会停止翻译。
用法很简单：
1#ifndef FOO
2#warning "FOO defined, performance might be limited"
3#endif
目前MSVC不支持该特性，其他主流编译器都支持。
14constexpr std::unique_ptr（P2273R3）
std::unique_ptr也支持编译期计算了，一个小例子：
1constexpr auto fun() {
2 auto p = std::make_unique<int>(4);
3 return *p;
4}
5
6int main() {
7 constexpr auto i = fun();
8 static_assert(4 == i);
9}
目前GCC 12和MSVC v19.33支持该特性。
15improving string and string_view（P1679R3, P2166R1, P1989R2, P1072R10, P2251R1）
string和string_view也获得了一些增强，这里简单地说下。
P1679为二者增加了一个contain()函数，小例子：
1std::string str("dummy text");
2if (str.contains("dummy")) {
3 // do something
4}
目前GCC 11，Clang 12，MSVC v19.30支持该特性。
P2166使得它们从nullptr构建不再产生UB，而是直接编译失败。
1std::string s { nullptr }; // error!
2std::string_view sv { nullptr }; // error!
目前GCC 12，Clang 13，MSVC v19.30支持该特性。
P1989是针对std::string_view的，一个小例子搞定：
1int main() {
2 std::vector v { 'a', 'b', 'c' };
3
4 // Before
5 std::string_view sv(v.begin(), v.end());
6
7 // After
8 std::string_view sv23 { v };
9}以前无法直接从Ranges构建std::string_view，而现在支持这种方式。
该特性在GCC 11，Clang 14，MSVC v19.30已经支持。
P1072为string新增了一个成员函数：
1template< class Operation >
2constexpr void resize_and_overwrite( size_type count, Operation op );
可以通过提案中的一个示例来理解：
1int main() {
2 std::string s { "Food: " };
3
4 s.resize_and_overwrite(10, [](char* buf, int n) {
5 return std::find(buf, buf + n, ':') - buf;
6 });
7
8 std::cout << std::quoted(s) << 'n'; // "Food"
9}
主要是两个操作：改变大小和覆盖内容。第1个参数是新的大小，第2个参数是一个op，用于设置新的内容。
然后的逻辑是：
这里再给出一个例子，可以使用上面的逻辑来走一遍，以更清晰地理解该函数。
1constexpr std::string_view fruits[] {"apple", "banana", "coconut", "date", "elderberry"};
2std::string s1 { "Food: " };
3
4s1.resize_and_overwrite(16, [sz = s1.size()](char* buf, std::size_t buf_size) {
5 const auto to_copy = std::min(buf_size - sz, fruits[1].size()); // 6
6 std::memcpy(buf + sz, fruits[1].data(), to_copy); // append "banana" to s1.
7 return sz + to_copy; // 6 + 6
8});
9
10std::cout << s1; // Food: banana
注意一下，maxsize是最大的可能大小，而op返回才是实际大小，因此逻辑的最后才有一个erase()操作，用于删除多余的大小。
这个特性在GCC 12，Clang 14，MSVC v19.31已经实现。
接着来看P2251，它更新了std::span和std::string_view的约束，从C++23开始，它们必须满足TriviallyCopyable Concept。
主流编译器都支持该特性。
最后来看P0448c++lambda表达式，其引入了一个新的头文件。
大家都知道，stringstream现在被广泛使用，可以将数据存储到string或vector当中，但这些容器当数据增长时会发生「挪窝」的行为，若是不想产生这个开销呢？
提供了一种选择，你可以指定固定大小的buffer，它不会重新分配内存，但要小心数据超出buffer大小，此时内存的所有权在程序员这边。
一个小例子：
1#define ASSERT_EQUAL(a, b) assert(a == b)
2#define ASSERT(a) assert(a)
3
4int main() {
5 char input[] = "10 20 30";
6 std::ispanstream is{ std::span<char>{input} };
7 int i;
8
9 is >> i;
10 ASSERT_EQUAL(10,i);
11
12 is >> i;
13 ASSERT_EQUAL(20,i);
14
15 is >> i;
16 ASSERT_EQUAL(30,i);
17
18 is >> i;
19 ASSERT(!is);
20}
目前GCC 12和MSVC v19.31已支持该特性。
16staticoperator()（P1169R4）
因为函数对象，Lambdas使用得越来越多，经常作为标准库的定制点使用。这种函数对象只有一个operator ()，如果允许声明为static，则可以提高性能。
至于原理，大家可以回顾一下Deducing this那节的Pass this by value提高性能的原理。明白静态函数和非静态函数在重载决议中的区别，大概就能明白这点。
顺便一提，由于mutidimensional operator[]如今已经可以达到和operator()一样的效果，它也可以作为一种新的函数语法，你完全可以这样调用foo[]，只是不太直观。因此，P2589也提议了static operator[]。
17std::unreachable（P0627R6）
当我们知道某个位置是不可能执行到，而编译器不知道时，使用std::unreachalbe可以告诉编译器，从而避免没必要的运行期检查。
一个简单的例子：
1void foo(int a) {
2 switch (a) {
3 case 1:
4 // do something
5 break;
6 case 2:
7 // do something
8 break;
9 default:
10 std::unreachable();
11 }
12}
13
14bool is_valid(int a) {
15 return a == 1 || a == 2;
16}
17
18int main() {
19 int a = 0;
20 while (!is_valid(a))
21 std::cin >> a;
22 foo(a);
23}
该特性位于，在GCC 12，Clang 15和MSVC v19.32已经支持。
18std::to_underlying（P1682R3）
同样位于，用于枚举到其潜在的类型，相当于以下代码的语法糖：
static_cast<std::underlying_type_t>(e);
一个简单的例子就能看懂：
1void print_day(int a) {
2 fmt::print("{}n", a);
3}
4
5enum class Day : std::uint8_t {
6 Monday = 1,
7 Tuesday,
8 Wednesday,
9 Thursday,
10 Friday,
11 Saturday,
12 Sunday
13};
14
15
16int main() {
17 // Before
18 print_day(static_cast<std::underlying_type_t>(Day::Monday));
19
20 // C++23
21 print_day(std::to_underlying(Day::Friday));
22}
的确很简单吧！
该特性目前在GCC 11，Clang 13，MSVC v19.30已经实现。
19std::byteswap（P1272R4）
位于，顾名思义，是关于位操作的。
同样，一个例子看懂：
1template <std::integral T>
2void print_hex(T v)
3{
4 for (std::size_t i = 0; i < sizeof(T); ++i, v >>= 8)
5 {
6 fmt::print("{:02X} ", static_cast<unsigned>(T(0xFF) & v));
7 }
8 std::cout << 'n';
9 }
10
11int main()
12{
13 unsigned char a = 0xBA;
14 print_hex(a); // BA
15 print_hex(std::byteswap(a)); // BA
16 unsigned short b = 0xBAAD;
17 print_hex(b); // AD BA
18 print_hex(std::byteswap(b)); // BA AD
19 int c = 0xBAADF00D;
20 print_hex(c); // 0D F0 AD BA
21 print_hex(std::byteswap(c)); // BA AD F0 0D
22 long long d = 0xBAADF00DBAADC0FE;
23 print_hex(d); // FE C0 AD BA 0D F0 AD BA
24 print_hex(std::byteswap(d)); // BA AD F0 0D BA AD C0 FE
25}
可以看到，其作用是逆转整型的字节序。当需要在两个不同的系统传输数据，它们使用不同的字节序时（大端小端），这个工具就会很有用。
该特性目前在GCC 12，Clang 14和MSVC v19.31已经支持。
20std::stacktrace（P0881R7, P2301R1）
位于，可以让我们捕获调用栈的信息，从而知道哪个函数调用了当前函数，哪个调用引发了异常，以更好地定位错误。
一个小例子：
1void foo() {
2 auto trace = std::stacktrace::current();
3 std::cout << std::to_string(trace) << 'n';
4}
5
6int main() {
7 foo();
8}
输出如下。
0# foo() at /app/example.cpp:5
1# at /app/example.cpp:10
2# at :0
3# at :0
4# 注意，目前GCC 12.1和MSVC v19.34支持该特性，GCC编译时要加上-lstdc++_libbacktrace参数。
std::stacktrace是std::basic_stacktrace使用默认分配器时的别名，定义为：
using stacktrace = std::basic_stacktrace<std::allocator<std::stacktrace_entry>>;
而P2301，则是为其添加了PMR版本的别名，定义为：
namespace pmr {
using stacktrace =
std::basic_stacktrace<std::pmr::polymorphic_allocator<std::stacktrace_entry>>;
}
于是使用起来就会方便一些。
1// Before
2char buffer[1024];
3
4std::pmr::monotonic_buffer_resource pool{
5 std::data(buffer), std::size(buffer)};
6
7std::basic_stacktrace<
8 std::pmr::polymorphic_allocator<std::stacktrace_entry>>
9 trace{&pool};
10
11// After
12char buffer[1024];
13
14std::pmr::monotonic_buffer_resource pool{
15 std::data(buffer), std::size(buffer)};
16
17std::pmr::stacktrace trace{&pool};
这个特性到时再单独写篇文章，在此不细论。
21Attributes（P1774R8, P2173R1, P2156R1）
Attributes在C++23也有一些改变。
首先，P1774新增了一个Attribute [[assume]]，其实在很多编译器早已存在相应的特性，例如__assume()(MSVC, ICC)，__builtin_assume()(Clang)。GCC没有相关特性，所以它也是最早实现标准[[assume]]的，目前就GCC 13支持该特性（等四月发布，该版本对Rangs的支持也很完善）。
现在可以通过宏来玩：
1#if defined(__clang__)
2 #define ASSUME(expr) __builtin_assume(expr)
3#elif defined(__GNUC__) && !defined(__ICC)
4 #define ASSUME(expr) if (expr) {} else { __builtin_unreachable(); }
5#elif defined(_MSC_VER) || defined(__ICC)
6 #define ASSUME(expr) __assume(expr)
7#endif
论文当中的一个例子：
1void limiter(float* data, size_t size) {
2 ASSUME(size > 0);
3 ASSUME(size % 32 == 0);
4
5 for (size_t i = 0; i < size; ++i) {
6 ASSUME(std::isfinite(data[i]));
7 data[i] = std::clamp(data[i], -1.0f, 1.0f);
8 }
9}
第一个是假设size永不为0，总是正数；第二个告诉编译器size总是32的倍数；第三个表明数据不是NaN或无限小数。
这些假设不会被评估，也不会被检查，编译器假设其为真，依此优化代码。若是假设为假，可能会产生UB。
使用该特性与否编译产生的指令数对比结果如下图。
其次，P2173使得可以在Lambda表达式上使用Attributes，一个例子：
1// Any attribute so specified does not appertain to the function
2// call operator or operator template itself, but its type.
3auto lam = [][[nodiscard]] ->int { return 42; };
4
5int main()
6{
7 lam();
8}
9
10// Output:
11// : In function 'int main()':
12// :12:8: warning: ignoring return value of '', declared with attribute 'nodiscard' [-Wunused-result]
13// 12 | lam();
14// | ~~~^~
15// :8:12: note: declared here
16// 8 | auto lam = [][[nodiscard]] ->int { return 42; };
17// | ^
注意，Attributes属于closure type，而不属于operator ()。
因此，有些Attributes不能使用，比如[[noreturn]]，它表明函数的控制流不会返回到调用方，而对于Lambda函数是会返回的。
除此之外，此处我还展示了C++的另一个Lambda特性。
在C++23之前，最简单的Lambda表达式为[](){}，而到了C++23，则是[]{}，可以省略无参时的括号，这得感谢P1102。
早在GCC 9就支持Attributes Lambda，Clang 13如今也支持。
最后来看P2156，它移除了重复Attributes的限制。
简单来说，两种重复Attributes的语法评判不一致。例子：
1// Not allow
2[[nodiscard, nodiscard]] auto foo() {
3 return 42;
4}
5
6// Allowed
7[[nodiscard]][[nodiscard]] auto foo() {
8 return 42;
9}
为了保证一致性，去除此限制，使得标准更简单。
什么时候会出现重复Attributes，看论文怎么说：
During this discussion, it was brought up that
the duplication across attribute-specifiers are to support cases where macros are used to conditionally add attributes to an
attribute-specifier-seq, however it is rare for macros to be used to generate attributes within the same attribute-list. Thus,
removing the limitation for that reason is unnecessary.
在基于宏生成的时候可能会出现重复Attributes，因此允许第二种方式；宏生成很少使用第一种形式，因此标准限制了这种情况。但这却并没有让标准变得更简单。因此，最终移除了该限制。
目前使用GCC 11，Clang 13以上两种形式的结果将保持一致。
22Lambdas（P1102R2, P2036R3, P2173R1）
Lambdas表达式在C++23也再次迎来了一些新特性。
像是支持Attributes，可以省略()，这在Attributes这一节已经介绍过，不再赘述。
另一个新特性是P2036提的，接下来主要说说这个。
这个特性改变了trailing return types的Name Lookup规则，为什么？让我们来看一个例子。
1double j = 42.0;
2// ...
3auto counter = [j = 0]() mutable -> decltype(j) {
4 return j++;
5};
counter最终的类型是什么？是int吗？还是double？其实是double。
无论捕获列表当中存在什么值，trailing return type的Name Lookup都不会查找到它。
这意味着单独这样写将会编译出错：
1auto counter = [j=0]() mutable -> decltype(j) {
2 return j++;
3};
4
5// Output:
6// :6:44: error: use of undeclared identifier 'j'
7// auto counter = [j=0]() mutable -> decltype(j) {
8// ^
因为对于trailing return type来说，根本就看不见捕获列表中的j。
以下例子能够更清晰地展示这个错误：
1template <typename T> int bar(int&, T&&); // #1
2template <typename T> void bar(int const&, T&&); // #2
3
4int i;
5auto f = [=](auto&& x) -> decltype(bar(i, x)) {
6 return bar(i, x);
7}
8
9f(42); // error
在C++23，trailing return types的Name Lookup规则变为：在外部查找之前，先查找捕获列表，从而解决这个问题。
目前没有任何编译器支持该特性。
23Literal suffixes for (signed) size_t（P0330R8）
这个特性为std::size_t增加了后缀uz，为signed std::size_t加了后缀z。
有什么用呢？看个例子：
1#include
2
3int main() {
4 std::vector<int> v{0, 1, 2, 3};
5 for (auto i = 0u, s = v.size(); i < s; ++i) {
6 /* use both i and v[i] */
7 }
8}
这代码在32 bit平台编译能够通过，而放到64 bit平台编译，则会出现错误：
1(5): error C3538: in a declarator-list 'auto' must always deduce to the same type
2(5): note: could be 'unsigned int'
3(5): note: or 'unsigned __int64'
在32 bit平台上，i被推导为unsigned int，v.size()返回的类型为size_t。而size_t在32 bit上为unsigned int，而在64 bit上为unsigned long long。(in MSVC)
因此，同样的代码，从32 bit切换到64 bit时就会出现错误。
而通过新增的后缀，则可以保证这个代码在任何平台上都能有相同的结果。
1#include
2
3int main() {
4 std::vector<int> v{0, 1, 2, 3};
5 for (auto i = 0uz, s = v.size(); i < s; ++i) {
6 /* use both i and v[i] */
7 }
8}
如此一来就解决了这个问题。
目前GCC 11和Clang 13支持该特性。
24std::mdspan（P0009r18）
std::mdspan是std::span的多维版本，因此它是一个多维Views。
看一个例子，简单了解其用法。
1int main()
2{
3 std::vector v = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};
4
5 // View data as contiguous memory representing 2 rows of 6 ints each
6 auto ms2 = std::experimental::mdspan(v.data(), 2, 6);
7 // View the same data as a 3D array 2 x 3 x 2
8 auto ms3 = std::experimental::mdspan(v.data(), 2, 3, 2);
9
10 // write data using 2D view
11 for(size_t i=0; i != ms2.extent(0); i++)
12 for(size_t j=0; j != ms2.extent(1); j++)
13 ms2[i, j] = i*1000 + j;
14
15 // read back using 3D view
16 for(size_t i=0; i != ms3.extent(0); i++)
17 {
18 fmt::print("slice @ i = {}n", i);
19 for(size_t j=0; j != ms3.extent(1); j++)
20 {
21 for(size_t k=0; k != ms3.extent(2); k++)
22 fmt::print("{} ", ms3[i, j, k]);
23 fmt::print("n");
24 }
25 }
26}
目前没有编译器支持该特性，使用的是实现的版本，所以在experimental下面。
ms2是将数据以二维形式访问，ms3则以三维访问，Views可以改变原有数据，因此最终遍历的结果为：
1slice @ i = 0
20 1
32 3
44 5
5slice @ i = 1
61000 1001
71002 1003
81004 1005
这个特性值得剖析下其设计，这里不再深究，后面单独出一篇文章。
25flat_map, flat_set（P0429R9, P1222R4）
C++23多了flat version的map和set：
过去的容器，有的使用二叉树，有的使用哈希表，而flat版本的使用的连续序列的容器，更像是容器的适配器。
无非就是时间或空间复杂度的均衡，目前没有具体测试，也没有编译器支持，暂不深究。
26总结
本篇已经够长了，C++23比较有用的特性基本都包含进来了。
其中的另一个重要更新Ranges并没有包含。读至此，大家应该已经感觉到C++23在于完善，而不在于增加。没有什么全新的东西，也没什么太大的特性，那些就得等到C++26了。
大家喜欢哪些C++23特性？
– EOF –
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