前言
PREFACE

C++語言至今擁有40多年的歷史，目前最新的C++標準已經發展到了C++20，它給我們帶來了相當重要的四大特性：概念約束、ranges（范圍）標準庫、協程以及模塊。

? 概念約束是一個編譯期謂詞，它根據程序員定義的接口規范對類型、常量等進行編譯時檢查，以便在泛型編程中為使用者提供更好的可讀性與錯誤信息。

? ranges標準庫對現有的標準庫進行了補充，它以函數式編程范式進行編程，將計算任務分解為一系列靈活的原子操作，使得代碼的正確性更容易推理。

? 協程是一種可掛起、可恢復的通用函數，它的切換開銷是納秒級的，相對其他方案而言占用的資源極低，并且可以非侵入式地為已有庫擴展協程接口，它常常用于并發編程、生成器、流處理、異常處理等。

? 模塊特性解決了傳統的頭文件編譯模型的痛點：依賴順序導致頭文件難以組合、重復解析、符號覆蓋等問題，從語言層面為程序員提供了模塊化的手段。

本書針對以上新特性準備了豐富的代碼樣例，相信讀者通過這些代碼很容易掌握這些特性。作為一本講解C++高級編程的書，本書還探討了很多元編程話題，這是作為庫開發必不可少的技能，它們也將隨著C++的演進而不斷演進，大大提升了庫開發者的編程體驗，尤其是近年來C++的標準提案經歷了從模板元編程向constexpr元編程的轉換過程。

縱觀C++的演進歷程可以發現，每一次演進提供的特性大多數和編譯時相關，因為它的特點是零成本抽象，允許程序員表達抽象的概念而無須忍受不必要的運行時開銷。而一些運行時特性相當少，在面向對象的虛函數特性之后再無運行時特性，或者它們通常以庫的形式提供，例如從C++17起標準庫引入的variant類型，它通過元編程技術生成虛函數表。

C++對語言特性與庫特性區分得非常清楚，它希望程序員能夠在不引入語言機制的情況下實現一些功能，例如其他編程語言常常將元組tuple作為內建類型，而在C++中它們以庫的方式提供，程序員能夠利用現有的語言特性實現這些組件。

如何合理、高效地運用這些知識，它們背后通常蘊含著什么指導思想？那就是組合式思想，將問題分而治之，從而能夠應對許多難題。C++語言提供了足夠多的抽象機制，允許程序員提出各種假設，并基于這些假設進行靈活組合。

本書話題不局限于C++20，對現代C++中很多重要的特性也會深入探討，例如右值引用。一些編程原則，面向對象設計模式也會探討。最后一章將帶領讀者實現兩個庫：配置文件反序列庫與協程庫。它們大量使用C++20提供的特性，并使用元編程的方式構建，以對全書知識進行一個總結。

本書要求讀者需要有C++的基礎知識，最好能夠掌握一些現代C++的知識，考慮到市面上的書籍以及網絡上這方面的資料比較豐富，筆者在提及這些知識時會引用相關鏈接供讀者查閱。對于想要系統性學習C++20并進階C++技能的讀者，一定不要錯過本書。

本書創作歷時一年多，筆者在工作與業余時間不斷磨煉C++技能，這期間很多人為我提供了幫助與支持，沒有你們本書就不可能問世。

感謝我所在的工作團隊為我提供了良好的工作環境，讓我能夠隨心所欲地探索軟件上的新技術。其間，袁英杰大師加入了我們團隊參與開發，給我帶來了很大的啟發。

我從他身上學到了很多編程思想，這些思想并不是空談，而是真真切切能夠影響到整個編碼過程，并且指導了我的軟件開發工作。在與袁英杰大師共事的幾個月里，我感受到了大師代碼里處處充滿組合式思想，泛型、抽象運用得非常優雅，能夠充分應對軟件開發中的各種變化。

偶然在公司的一次關于軟件重構的演講中，我認識了吳詠煒老師，從那時起，我們便時常交流C++相關話題，在交流過程中我也學習到了很多。吳詠煒老師犧牲個人時間為本書做技術校對，他非常細心，幫我避免了很多技術上以及排版上的錯誤，并且對一些章節提出了調整建議。

由于C++20剛標準化不久，業界的很多優秀資料都是英文的。在我創作過程中閱讀這些資料難免會遇到困難，職愈博（Norman Zhi）給我在一些語法上的理解提供了幫助。他是一位優秀的硬件工程師，有時候我們會討論很多與Linux、性能、C語言相關的話題，這也為本書提供了一些靈感。

機械工業出版社的李曉波編輯也為本書能夠順利出版提供了幫助。還要感謝讀者選擇了這本書，期待你能夠從中獲得啟發。最后，感謝我的妻子，正是你的鼓勵、付出與陪伴，才讓我能夠專心完成本書的創作。

羅能