现代 C++ 快速入门

本仓库收集了 275 个现代 C++ 示例文件，内容覆盖 C++11、C++14、C++17 和 C++20。示例按章节放在 src 目录中，适合围绕单个语言特性阅读、修改和验证。

参考资料：《Modern C++ Tutorial: C++11/14/17/20》

学习每个特性时，不只看“语法怎么写”，还要回答三个问题：它解决什么问题、什么时候适合用、相较原有写法有什么具体好处。下面的章节索引按这三个维度组织，并保留源码入口。

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├── CMakeLists.txt       # 7 个早期示例的构建入口
├── ReadMe.md            # 项目说明和源码导航
└── src/
    ├── 1-1.cpp
    ├── 2-1.cpp
    ├── 2-2.cpp
    └── ...              # 共 42 章、275 个示例

src/<章节>-<序号>.cpp 是统一命名规则。例如，6-1.cpp 到 6-9.cpp 都属于第 6 章，主题是移动语义和完美转发。同一章通常通过一组相近代码展示正确写法、错误写法及版本差异。

1. 从下方章节索引定位感兴趣的语言特性。
2. 先读该章的语法作用和使用场景，再打开源码入口，识别 main()、核心类型和关键表达式。
3. 按编号比较同章示例：原有写法有什么成本，新特性减少了哪些重复、错误或资源开销？
4. 单独编译并运行一个示例，不要直接假设整章都能批量构建。
5. 修改输入、类型或限定符，再观察编译结果和输出。

以下命令适合快速查看和比较一章代码：

# 列出第 6 章全部示例
printf '%s\n' src/6-*.cpp

# 查找第 41 章中的 Concepts 和约束表达式
rg -n 'concept|requires' src/41-*.cpp

# 比较两个相邻示例
diff -u src/21-1.cpp src/21-2.cpp

这里的“传统写法”指引入对应特性前的常见实现：多数以 C++98/03 为参照，C++17/20 特性也会与 C++11/14 写法比较。numeric_limits、链式调用等本来就能用于传统 C++，不应当作新标准独有的能力。收益也不等于运行得更快；很多特性的价值在于类型安全、作用域控制和维护成本。

下面三组对照展示如何从“会写”进一步判断“为什么用”。

场景：函数同时返回两个坐标，调用者需要分别命名并使用它们。

• 原有写法：20-1.cpp 使用 C++11 的 tuple，先声明 int x, y，再用 std::tie(x, y) 接收结果。
• 新写法：20-2.cpp 用 C++17 的 auto [x, y] = return_multiple_values(); 同时完成声明、类型推导与分解。
• 好处：不用重复声明元素类型，也不用在后续代码中用 get<0>、get<1> 表示含义；主要收益是可读性，不应宣称必然更快。
• 边界：结构化绑定会引入新名称；给已有变量赋值时，std::tie 仍适用。分解已有对象时，auto [x, y] = obj 通常会复制对象，需共享或修改原对象时应考虑引用形式。

场景：把一个不再需要的大缓冲区交给另一个对象。如果执行深拷贝，需要新分配内存并复制数据；类型提供移动操作后，可以转交资源所有权。

• 语法作用：std::move(obj) 把表达式转换为可参与移动重载选择的形式，真正转移资源的是被选中的移动构造或移动赋值函数。
• 好处：6-5.cpp 的移动构造只接管指针并清空源指针，相比其复制构造中的分配与 memcpy，可避免复制整个缓冲区。这个收益以允许转移所有权为前提。
• 边界：同一文件的 get_pool(const BigMemoryPool& pool) 中，std::move(pool) 得到的是 const 右值，不能绑定到通常的 BigMemoryPool&& 移动构造参数，因此这里仍会调用复制构造。不能仅凭出现 std::move 就认定消除了拷贝。
• 使用判断：仍需保留独立副本时应复制；只需只读访问时可传 const&。移动后源对象的可用操作取决于类型契约，不能假设值保持不变或一定为空。

场景：模板只接受整数类型，希望调用处就能看清限制，并在传入不符合要求的类型时得到约束诊断。

• 原有写法：41-1.cpp 用 enable_if_t 配合 is_integral_v 表达限制，把要求放进默认模板参数；这种机制源自 C++11，其中的 _t、_v 简写分别需要 C++14、C++17。
• 新写法：41-2.cpp 在 C++20 中定义 IntegerType 概念，再用 template <IntegerType T> 直接约束参数。
• 好处：约束有名称、可复用，接口更容易理解；不满足要求时，编译器通常能直接指出失败的约束。两者都是编译期机制，收益主要是接口表达和维护性。
• 边界：约束只能验证写出的类型或表达式要求，不能证明业务正确性，例如一个比较器是否真的满足严格弱序；仍需实现者保证语义。

根目录的 CMakeLists.txt 已升级为 C++20，统一收录了全部 157 个可独立编译运行的示例目标（排除了预期编译失败的反例及无 main() 的代码片段）。

目标命名规则为 ex<章节两位>_<序号两位>，例如 src/20-2.cpp 对应目标 ex20_02，同时兼容旧版别名（如 ex01, ex02-01 等）：

# 1. 生成构建配置（必须使用独立构建目录）
cmake -S . -B build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release

# 2. 一键编译全部 157 个示例目标
cmake --build build -j

# 3. 运行指定示例
./build/ex20_02
./build/ex06_05

学习 src 时，推荐直接编译单个文件。C++20 可以覆盖多数示例使用的语言特性：

mkdir -p build/single
c++ -std=c++20 -Wall -Wextra src/29-2.cpp -o build/single/29-2
./build/single/29-2

涉及线程的示例通常还需要 -pthread：

c++ -std=c++20 -pthread src/25-3.cpp -o build/single/25-3
./build/single/25-3

• 一些示例故意展示编译失败，例如错误的 override、失败的 static_assert 或不满足 Concepts 的类型。源码注释通常会标出“编译失败”或“编译错误”。
• 一些文件是代码片段，不包含完整的头文件或 main()；它们用于解释语法，不是独立程序。
• 少数示例依赖编译器扩展、平台相关汇编或早期 <experimental/...> 头文件，现代编译器不一定继续提供对应接口。
• 部分文件在注释中保留了汇编或 GIMPLE 输出，用于观察语言特性对生成代码的影响。
• 遇到失败时，先判断它是教学反例、标准版本差异，还是平台/编译器扩展差异，再决定是否修改代码。

• 基础语法迁移：1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 7 → 9 → 17 → 18 → 20。
• 对象模型与性能：6 → 8 → 10 → 11 → 12 → 13 → 15 → 30 → 34。
• 泛型编程：19 → 22 → 27 → 35 → 36 → 37 → 38 → 39 → 40 → 41 → 42。
• C++20 重点：24 → 27 → 31 → 33 → 37 → 41 → 42。