C++20 是 C++ 語言的一次重大更新，它引入了許多新特性，使代碼更現代化、簡潔且高效。以下是 C++20 的主要新增內容：

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1. 概念（Concepts）

概念用于約束模板參數，使模板編程更加直觀和安全。

#include <concepts>
#include <iostream>template <std::integral T>  // 約束 T 必須是整數類型
T add(T a, T b) {return a + b;
}int main() {std::cout << add(3, 4) << "\n"; // OK// std::cout << add(3.5, 4.2); // 編譯錯誤：double 不是整數
}

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2. 范圍庫（Ranges）

C++20 引入了 std::ranges 以更優雅地操作序列。

#include <ranges>
#include <vector>
#include <iostream>int main() {std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};for (int x : v | std::views::filter([](int n) { return n % 2 == 0; })) {std::cout << x << " ";  // 輸出: 2 4}
}

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3. 協程（Coroutines）

C++20 引入了協程，使得異步編程更加高效。

#include <coroutine>
#include <iostream>struct Task {struct promise_type {Task get_return_object() { return {}; }std::suspend_never initial_suspend() { return {}; }std::suspend_never final_suspend() noexcept { return {}; }void return_void() {}void unhandled_exception() {}};
};Task example() {std::cout << "Hello, ";co_await std::suspend_always{};std::cout << "World!\n";
}int main() {example();  // 輸出: Hello,
}

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4. std::span（輕量級數組視圖）

std::span 提供更安全和高效的數組訪問方式，無需拷貝數據。

#include <span>
#include <iostream>void print(std::span<int> s) {for (int n : s) std::cout << n << " ";
}int main() {int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};print(arr);  // 自動推導為 span
}

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5. 三路比較運算符（<=>，Spaceship Operator）

引入三路比較運算符 operator<=>，簡化比較運算符的定義。

#include <iostream>
#include <compare>struct Point {int x, y;auto operator<=>(const Point&) const = default;  // 自動生成所有比較運算符
};int main() {Point p1{1, 2}, p2{2, 3};std::cout << (p1 < p2) << "\n";  // 輸出: 1 (true)
}

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6. constexpr 關鍵字增強

C++20 允許 constexpr 函數包含 try-catch 語句和動態內存分配。

#include <vector>constexpr int sum(const std::vector<int>& v) {int total = 0;for (int n : v) total += n;return total;
}int main() {constexpr std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};static_assert(sum(v) == 15);
}

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7. 模塊（Modules）

C++20 引入模塊化機制，減少 #include 依賴，提高編譯速度。

// mymodule.cpp
export module mymodule;
export int add(int a, int b) { return a + b; }// main.cpp
import mymodule;
#include <iostream>int main() {std::cout << add(3, 4) << "\n";  // 輸出: 7
}

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8. std::jthread（自動管理的線程）

C++20 引入 std::jthread，在析構時自動 join() 線程，防止資源泄露。

#include <thread>
#include <iostream>int main() {std::jthread t([] { std::cout << "Running in thread\n"; });
}  // `t` 自動 `join()`，無需手動管理

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9. std::bit_cast（高效的類型轉換）

std::bit_cast<T>(value) 用于無損轉換 POD 類型，無額外開銷。

#include <bit>
#include <iostream>int main() {float f = 3.14f;int i = std::bit_cast<int>(f);std::cout << i << "\n";  // 按位轉換，無額外開銷
}

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10. std::format（格式化字符串）

類似 printf 的格式化 API，但更安全。

#include <format>
#include <iostream>int main() {std::cout << std::format("Hello, {}!", "world") << "\n";  // 輸出: Hello, world!
}

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11. std::ranges::views::zip（打包多個容器）

C++20 提供 std::ranges::views::zip 讓多個容器同步迭代。

#include <ranges>
#include <vector>
#include <iostream>int main() {std::vector<int> a = {1, 2, 3};std::vector<std::string> b = {"one", "two", "three"};for (auto [x, y] : std::views::zip(a, b)) {std::cout << x << " -> " << y << "\n";}
}

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12. std::stop_token（線程取消機制）

C++20 引入 std::stop_token，用于安全地取消線程。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <stop_token>void task(std::stop_token st) {while (!st.stop_requested()) {std::cout << "Working...\n";std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500));}
}int main() {std::jthread t(task);std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));t.request_stop();  // 取消線程
}

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總結

C++20 是 C++11 以來最重要的一次更新，新增的特性大大提升了代碼的 可讀性、可維護性 和 性能，主要包括：

• 更好的模板編程：概念 (concepts)、if constexpr
• 更現代的 STL：std::span、std::format、std::ranges
• 更優雅的多線程支持：std::jthread、std::stop_token
• 協程 (coroutines)：支持 co_await 語法
• 編譯速度優化：模塊 (modules)

C++20 提供了更現代化的編程方式，使開發更加 高效、安全，是值得學習和使用的版本！