Нововведения в C++17: обзор основных функций.

Введение

Приветствую вас в этой статье, посвященной нововведениям в C++17. В этом разделе я расскажу вам о том, что такое C++17 и почему он является важным обновлением для программистов.

C++17 представляет собой последнюю версию языка программирования C++, которая была выпущена в 2017 году. Он содержит ряд новых функций и возможностей, которые значительно расширяют возможности языка и делают его более современным и эффективным.

В этой статье мы рассмотрим основные нововведения, которые были внесены в C++17. Мы рассмотрим улучшенные функции работы со строками, расширенные возможности управления памятью, улучшенную поддержку многопоточности и другие интересные изменения.

Далее мы перейдем к подробному рассмотрению каждого раздела, чтобы вы могли получить полное представление о возможностях, которые предоставляет C++17.

Улучшенные функции работы со строками

Одной из главных особенностей C++17 является улучшение функций работы со строками. std::string_view – новый класс, который позволяет работать с частями строки, без необходимости создавать копии данных. Это упрощает работу с большими строками и повышает производительность в некоторых случаях.

Другим нововведением является добавление строки-литерала с префиксом u8, которая поддерживает UNICODE и UTF-8 кодирование. Теперь вы можете использовать различные языки и символы в своих строках с легкостью.

Кроме того, в C++17 были добавлены новые методы для работы со строками, такие как starts_with, ends_with и contains, которые позволяют легко проверять принадлежность строки к определенному шаблону или наличие определенной подстроки в строке.

Расширенные возможности управления памятью

В C++17 были внесены изменения и улучшения в области управления памятью. Одним из таких изменений является введение аллокаторов с двойной выделкой, которые позволяют эффективно управлять памятью в ситуациях, когда требуется большое количество выделений и освобождений памяти.

C++17 также предлагает новые функции и классы для управления памятью, такие как std::pmr::memory_resource, std::pmr::polymorphic_allocator и другие. Эти возможности позволяют легко и эффективно управлять памятью в вашем коде.

Улучшенная поддержка многопоточности

Современные приложения все чаще сталкиваются с необходимостью многопоточного выполнения. В C++17 была улучшена поддержка многопоточности с добавлением нового класса std::shared_mutex, который позволяет реализовать строгую синхронизацию доступа к данным.

Еще одним интересным изменением является возможность параллельного исполнения функций с помощью std::execution, который предоставляет возможность указывать степень параллелизма и выбирать подходящую стратегию исполнения для оптимальной производительности.

Другие нововведения

В C++17 было внесено множество других изменений и улучшений, которые делают язык программирования C++ более мощным и удобным в работе. Были добавлены новые атрибуты и возможности языка, такие как [[noreturn]], [[fallthrough]] и [[maybe_unused]], которые позволяют более точно управлять поведением вашего кода.

Также была улучшена поддержка constexpr, что позволяет делать больше вычислений на этапе компиляции, что в свою очередь повышает производительность и упрощает разработку.

Не стоит забывать и о стандартной библиотеке и STL. В C++17 были внесены изменения и улучшения в них, что делает работу с контейнерами, алгоритмами и другими компонентами стандартной библиотеки более эффективной и удобной.

Теперь, когда мы ознакомились с общим обзором нововведений в C++17, давайте перейдем к рассмотрению каждого из этих разделов более подробно. Начнем с раздела о улучшенных функциях работы со строками.

Улучшенные функции работы со строками

В разделе “Улучшенные функции работы со строками” мы рассмотрим некоторые из нововведений, которые были внесены в C++17 и которые связаны с работой со строками.

Использование std::string_view

Одним из самых полезных нововведений является введение класса std::string_view. Этот класс представляет собой “взгляд” на строку, то есть представление строки без необходимости создавать копию данных.

Преимущество использования std::string_view заключается в том, что он позволяет эффективно работать со строками большого размера. Это особенно полезно в случаях, когда вам нужно читать данные из большого файла или обрабатывать большие порции текста.

Пример использования std::string_view:

std::string str = "This is a long string";
std::string_view view(str);

// Используем view для получения подстроки
std::string_view subview = view.substr(5, 2); // "is"

// Вывод подстроки
std::cout << subview << std::endl; // "is"

Добавление строки-литерала с префиксом u8

В C++17 была добавлена возможность использовать строку-литерал с префиксом u8, который поддерживает UNICODE и UTF-8 кодирование. Это означает, что теперь вы можете использовать различные языки и символы в своих строках с легкостью и без необходимости кодировать их особым образом.

Пример использования строки-литерала с префиксом u8:

std::string_view str = u8"This is a Unicode string: こんにちは世界";
std::cout << str << std::endl; // "This is a Unicode string: こんにちは世界"

Новые методы работы со строками

C++17 также включает в себя новые методы работы со строками, которые делают работу с ними более удобной и эффективной.

Один из таких методов – starts_with, который позволяет проверить, начинается ли строка с определенного префикса или нет. Например:

std::string str = "Hello, world!";
bool startsWithHello = str.starts_with("Hello"); // true

Еще один полезный метод – ends_with, который позволяет проверить, заканчивается ли строка определенным суффиксом:

std::string str = "Hello, world!";
bool endsWithWorld = str.ends_with("world!"); // true

И, наконец, метод contains позволяет проверить, содержит ли строка определенную подстроку:

std::string str = "Hello, world!";
bool containsComma = str.contains(","); // true

Такие методы значительно упрощают работу со строками и уменьшают количество необходимого кода для выполнения простых операций.

В разделе “Улучшенные функции работы со строками” мы рассмотрели некоторые из нововведений, которые были внесены в C++17 и которые касаются обработки и работы со строками. Теперь давайте перейдем к следующему разделу, где мы рассмотрим расширенные возможности управления памятью.

Расширенные возможности управления памятью

В разделе “Расширенные возможности управления памятью” мы рассмотрим некоторые из нововведений, связанных с улучшением работы с памятью в C++17.

Аллокаторы с двойной выделкой

Одним из новых и полезных возможностей C++17 является введение аллокаторов с двойной выделкой. Эти аллокаторы позволяют эффективно управлять памятью в случаях, когда требуется множество выделений и освобождений памяти.

Аллокаторы с двойной выделкой используются для управления блоками памяти, предоставляемых модулями или библиотеками. Они обеспечивают эффективность, управление фрагментацией и обработку большого количества мелких объектов.

Пример использования аллокатора с двойной выделкой:

std::vector<int, MyAllocator<int>> vec; // Использование аллокатора с двойной выделкой для вектора

Новые функции и классы для управления памятью

В C++17 были добавлены новые функции и классы, которые помогают упростить и улучшить управление памятью в приложениях.

Один из таких классов – std::pmr::memory_resource, который предоставляет интерфейс для работы с различными источниками памяти. С его помощью вы можете легко управлять выделением и освобождением памяти, выбирать реализацию аллокатора и управлять фрагментацией памяти.

Кроме того, в C++17 был добавлен класс std::pmr::polymorphic_allocator, который предоставляет стандартный интерфейс для работы с аллокаторами. Данный класс позволяет использовать аллокаторы совместно с контейнерами и другими объектами стандартной библиотеки.

Пример использования класса std::pmr::memory_resource и std::pmr::polymorphic_allocator:

std::pmr::memory_resource* mr = std::pmr::get_default_resource(); // Получение указателя на стандартный источник памяти
std::pmr::vector<int> vec(mr); // Использование аллокатора совместно с вектором

В разделе “Расширенные возможности управления памятью” мы рассмотрели некоторые из нововведений, которые были внесены в C++17 и которые касаются улучшения управления памятью. Теперь давайте перейдем к следующему разделу, где мы рассмотрим улучшенную поддержку многопоточности.

Улучшенная поддержка многопоточности

В разделе “Улучшенная поддержка многопоточности” мы рассмотрим новые возможности, добавленные в C++17, которые помогают эффективно работать с многопоточностью.

Новый класс std::shared_mutex

Одним из ключевых нововведений является добавление класса std::shared_mutex, который предоставляет возможность реализовать строгую синхронизацию доступа к данным.

Стандартная мьютексная блокировка в C++ обладает уникальным владельцем, что означает, что только один поток может в данный момент времени получить доступ к защищаемому участку кода. Однако, это ограничение не всегда необходимо, и в некоторых случаях мы хотим предоставить доступ к данным сразу нескольким потокам для чтения.

Класс std::shared_mutex позволяет реализовать именно такую семантику работы с блокировкой. В нее можно войти одновременно сразу нескольким потокам для чтения, но только одному потоку для записи. Это позволяет достичь более высокой пропускной способности для операций только чтения, при этом гарантируя правильную синхронизацию данных.

Пример использования класса std::shared_mutex:

#include <iostream>
#include <mutex>

std::shared_mutex smutex; // Создание shared mutex

// Потоки, которые выполняют только чтение
void readerThread()
{
    std::shared_lock<std::shared_mutex> lock(smutex);
    // Чтение данных
    std::cout << "Reading data" << std::endl;
}

// Поток, который выполняет запись
void writerThread()
{
    std::unique_lock<std::shared_mutex> lock(smutex);
    // Запись данных
    std::cout << "Writing data" << std::endl;
}

int main()
{
    std::thread t1(readerThread);
    std::thread t2(readerThread);
    std::thread t3(writerThread);

    t1.join();
    t2.join();
    t3.join();

    return 0;
}

Параллельное исполнение функций с помощью std::execution

Еще одним интересным нововведением C++17 является возможность параллельного исполнения функций с помощью std::execution. Этот новый механизм позволяет указать, что функции могут быть исполнены параллельно, что может привести к улучшению производительности.

Пример использования std::execution:

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>

int main()
{
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // Параллельное исполнение функции
    std::for_each(std::execution::par, vec.begin(), vec.end(), [](int& num){
        std::cout << num << std::endl;
    });

    return 0;
}

Другие улучшения и изменения в многопоточности

В C++17 были внесены и другие изменения и улучшения, которые связаны с поддержкой многопоточности. Например, были добавлены новые функции для работы с std::thread, такие как std::hardware_destructive_interference_size и std::hardware_constructive_interference_size, которые позволяют оптимизировать выравнивание данных для улучшения производительности.

Кроме того, такие изменения, как улучшение атомарной операции std::atomic_flag::clear, добавление обработчика ошибок std::terminate_handler и другие помогают сделать работу с многопоточностью более надежной и безопасной.

Заключение

В данном разделе мы рассмотрели некоторые из нововведений, которые были внесены в C++17 и которые улучшают поддержку многопоточности. Теперь давайте перейдем к последнему разделу, где мы рассмотрим другие нововведения в C++17.

Другие нововведения

В разделе “Другие нововведения” мы рассмотрим некоторые другие интересные изменения и нововведения, которые были внесены в C++17. Эти изменения касаются языковых особенностей, атрибутов и улучшений стандартной библиотеки.

Новые атрибуты и возможности языка

C++17 включает в себя несколько новых атрибутов и возможностей языка, которые помогают достичь лучшей производительности и гибкости в разработке.

Один из таких атрибутов – [[noreturn]], который позволяет указать, что функция не возвращает управление. Это полезно, когда функция, например, завершает программу или генерирует исключение. Атрибут помогает компилятору сделать оптимизации кода и повысить его эффективность.

Еще один атрибут – [[fallthrough]], который указывает, что в switch-выражении есть специальный случай, когда сразу за этим случаем должен следовать другой случай без прерывания потока управления. Это позволяет упростить код и сделать его более понятным.

Расширенная поддержка constexpr

C++17 расширил поддержку constexpr, что позволяет выполнить больше вычислений на этапе компиляции. Важным улучшением является возможность использовать условные операторы, циклы и другие языковые конструкции в constexpr функциях. Это делает вычисления на этапе компиляции более гибкими и удобными.

Пример использования constexpr:

constexpr int fibonacci(int n) {
    if (n <= 1) {
        return n;
    } else {
        return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
    }
}

int main() {
    constexpr int result = fibonacci(10); // Вычисление на этапе компиляции
    std::cout << result << std::endl; // Вывод результата
    return 0;
}

Улучшение стандартной библиотеки и STL

Как всегда, в новой версии C++ были внесены изменения и улучшения в стандартную библиотеку и STL. Это включает в себя оптимизации, добавление новых алгоритмов и контейнеров, а также улучшение существующих компонентов.

Например, в C++17 были введены новые контейнеры, такие как std::optional и std::variant, которые упрощают работу с неопределенными значениями и вариантами типов. Кроме того, были внесены улучшения в алгоритмах, таких как std::clamp и std::sample, которые помогают более эффективно и удобно работать со значениями и коллекциями.

Также было улучшено множество других компонентов стандартной библиотеки, включая алгоритмы сортировки, строковые операции и другие.

В разделе “Другие нововведения” мы рассмотрели некоторые из изменений и нововведений, которые были внесены в C++17, а именно новые атрибуты и возможности языка, расширенную поддержку constexpr и улучшение стандартной библиотеки и STL. Таким образом, C++17 предлагает широкий набор инструментов и возможностей для эффективной и удобной разработки приложений.