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C++ 核心规范

C++17 / C++20 / C++23 强制基线，并跟踪 C++26（2026 年定稿）。所有其它 cpp skill 在本文之上做领域细化。

与其它 skill 的关系

| 主题 | 跳转 | |------|------| | 内存所有权 / RAII / 智能指针 | cpp-memory | | 线程 / 协程 / 原子 | cpp-concurrency | | 模板 / concepts / 元编程 | cpp-template | | 缓存 / SIMD / 零拷贝 | cpp-performance | | CMake / Conan / vcpkg / 静态分析 | cpp-tooling |

强制约定

1. 默认 -std=c++23；C++26 实验特性走编译器 feature-test 宏保护（__cpp_impl_reflection, __cpp_contracts 等）。
2. 编译选项必须包含 -Wall -Wextra -Werror -Wpedantic -Wshadow -Wconversion -Wnon-virtual-dtor -Wold-style-cast -Wcast-align -Woverloaded-virtual。
3. RAII 管理所有资源：std::unique_ptr 默认所有权；std::shared_ptr 仅共享；裸 new/delete、malloc/free、裸 owning 指针一律禁止。
4. 模板用 concepts 约束，禁 SFINAE 与 enable_if。
5. 错误处理：可预期失败用 std::expected<T, E>（C++23）或 std::optional<T>，例外情形才用 exception。
6. 输出走 std::print / std::println / std::format（C++23），禁 printf 与 iostream 格式化。
7. 容器视图用 std::span / std::string_view / std::mdspan，零拷贝传参。
8. 自定义类型默认 auto operator<=>(const T&) const = default; 实现三向比较。
9. 禁 C 风格 cast，用 static_cast / const_cast / reinterpret_cast / std::bit_cast。
10. 禁宏定义常量与函数，用 constexpr / consteval / inline / concept。
11. 单文件 .cpp/.h/.hpp ≤ 600 行（推荐 200–400）。

C++17 关键特性（基线）

| 特性 | 语法 | 用途 | |------|------|------| | 结构化绑定 | auto [k, v] = *it; | 多返回值解构 | | std::optional / std::variant | std::optional<T> | 可空与和类型 | | std::string_view | void f(std::string_view s) | 零拷贝字符串参数 | | if constexpr | if constexpr (cond) ... | 模板分支 | | 折叠表达式 | (args + ...) | 变长模板归约 | | 类模板实参推导 (CTAD) | std::pair p{1, 3.14}; | 省略模板参数 | | 并行算法 | std::sort(std::execution::par, ...) | 标准并行 |

C++20 关键特性

| 特性 | 语法 | 用途 | |------|------|------| | Concepts | template<std::integral T> | 模板约束、清晰错误 | | Ranges / Views | data \| views::filter(p) \| views::transform(f) | 函数式管道 | | Coroutines | co_await, co_yield, co_return | 异步与生成器 | | Modules | import std; / export module mylib; | 替代头文件 | | 三向比较 | auto operator<=>(const T&) const = default; | 自动生成全部关系运算 | | std::format | std::format("{:.2f}", 3.14) | 类型安全格式化 | | std::span | void process(std::span<const int>) | 非所有权连续视图 | | std::jthread | std::jthread t(fn); | 自动 join + stop_token | | std::latch / std::barrier | std::latch done(n); | 一次性 / 可复用同步 | | consteval | consteval int f(int) | 强制编译期 | | [[likely]] / [[unlikely]] | 分支提示 | 减少误预测 | | [[no_unique_address]] | 空成员压缩 | 减小布局 |

C++23 关键特性

| 特性 | 语法 | 用途 | |------|------|------| | std::expected<T, E> | std::expected<int, Error> parse(str); | 可预期错误 | | std::print / std::println | std::print("Hello {}\n", name) | 直接输出 | | std::mdspan | std::mdspan<float, std::extents<size_t, 3, 3>> m(d); | 多维视图 | | std::generator | std::generator<int> | 协程生成器 | | Deducing this | void f(this auto&& self) | 显式 self、替代 CRTP、递归 lambda | | if consteval | if consteval { ... } else { ... } | 编译/运行期双路径 | | std::flat_map / std::flat_set | std::flat_map<K, V> m; | 缓存友好关联容器 | | [[assume(expr)]] | 假设提示 | 优化前提 | | static operator() / static operator[] | 无状态可调用对象 | 零开销函子 | | auto(x) 衰退拷贝 | auto y = auto(x); | 显式拷贝 |

C++26 进展（2026-03 定稿，编译器渐进支持）

| 特性 | 语法草案 | 编译器（最早实验） | |------|----------|-------------------| | 静态反射 | constexpr auto m = std::meta::members_of(^MyClass); | Clang 19+ / GCC 15+（实验） | | Contracts | int f(int x) pre(x > 0) post(r: r >= 0); | Clang 19+ / GCC 15+（实验） | | std::execution（P2300） | auto s = on(sched, then(work, fn)); sync_wait(s); | stdexec 库 / GCC 15 部分 | | std::simd<T, N> | std::simd<float, 4> v{1,2,3,4}; | Clang 19+ / GCC 15+ | | Parallel ranges | std::ranges::sort(std::execution::par_unseq, data); | 实验 | | Pattern matching（P1371） | inspect (x) { ... } | 提案 |

C++26 特性使用前必查 feature-test 宏（如 __cpp_lib_reflection, __cpp_lib_simd, __cpp_impl_contracts），不可裸用。

三向比较示例

struct Version {
    int major, minor, patch;
    auto operator<=>(const Version&) const = default;
};
// 自动生成 ==, !=, <, <=, >, >=

std::expected 错误处理

#include <expected>

enum class ParseError { invalid_format, overflow };

std::expected<int, ParseError> parse_int(std::string_view s) {
    int value{};
    auto [ptr, ec] = std::from_chars(s.data(), s.data() + s.size(), value);
    if (ec == std::errc::invalid_argument) return std::unexpected(ParseError::invalid_format);
    if (ec == std::errc::result_out_of_range) return std::unexpected(ParseError::overflow);
    return value;
}

// 调用方
if (auto r = parse_int("42"); r) std::println("got {}", *r);
else std::println("error code {}", static_cast<int>(r.error()));

Ranges 管道

#include <ranges>
namespace views = std::views;

auto evens_squared = data
    | views::filter([](int x) { return x % 2 == 0; })
    | views::transform([](int x) { return x * x; })
    | views::take(10);

for (int x : evens_squared) std::println("{}", x);

模块（C++20，CMake 3.28+）

// math.cppm
export module math;
export int square(int x) { return x * x; }

// main.cpp
import math;
import std;
int main() { std::println("{}", square(7)); }

编译器要求

| 标准 | GCC | Clang | MSVC | |------|-----|-------|------| | C++17 完全 | 9+ | 7+ | 19.20+ | | C++20 完全 | 13+ | 16+ | 19.30+ | | C++23 完全 | 14+ | 18+ | 19.39+ | | C++26 实验 | 15+ | 19+ | 19.40+ |

红旗合理化

| 借口 | 检查项 | |------|--------| | "裸指针更快" | std::unique_ptr 零开销，是否真测过？ | | "SFINAE 够用" | 是否替换为 concepts 提升可读性与错误信息？ | | "printf 简单" | 是否换 std::print / std::format？ | | "不需要 ranges" | 原始循环是否替换为 ranges 管道？ | | "C cast 简短" | 是否使用 static_cast / bit_cast？ | | "宏方便" | 是否换 constexpr / consteval？ | | "异常慢" | 可预期错误是否走 std::expected？ | | "三向比较手写更灵活" | 是否 = default 默认生成？ |

检查清单

• [ ] -std=c++23 通过，C++26 特性有 feature-test 宏保护
• [ ] 全警告 + -Werror 通过
• [ ] 所有所有权资源用 RAII（smart pointer / scope guard）
• [ ] 模板用 concepts 约束（无 SFINAE / enable_if）
• [ ] Ranges/algorithms 优先于原始循环
• [ ] std::expected 用于可预期错误
• [ ] std::print / std::format 用于输出
• [ ] 自定义类型默认三向比较
• [ ] 无 C 风格 cast / 宏 / 裸 new/delete
• [ ] 单文件 ≤ 600 行

权威参考

• ISO C++ 主站 — https://isocpp.org/
• cppreference — https://en.cppreference.com/w/cpp
• C++ Core Guidelines — https://isocpp.github.io/CppCoreGuidelines/CppCoreGuidelines
• C++26 论文集 (WG21) — https://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/
• GCC C++ 状态 — https://gcc.gnu.org/projects/cxx-status.html
• Clang C++ 状态 — https://clang.llvm.org/cxx_status.html