前言
PREFACE

C++语言至今拥有40多年的历史，目前最新的C++标准已经发展到了C++20，它给我们带来了相当重要的四大特性：概念约束、ranges（范围）标准库、协程以及模块。

• 概念约束是一个编译期谓词，它根据程序员定义的接口规范对类型、常量等进行编译时检查，以便在泛型编程中为使用者提供更好的可读性与错误信息。

• ranges标准库对现有的标准库进行了补充，它以函数式编程范式进行编程，将计算任务分解为一系列灵活的原子操作，使得代码的正确性更容易推理。

• 协程是一种可挂起、可恢复的通用函数，它的切换开销是纳秒级的，相对其他方案而言占用的资源极低，并且可以非侵入式地为已有库扩展协程接口，它常常用于并发编程、生成器、流处理、异常处理等。

• 模块特性解决了传统的头文件编译模型的痛点：依赖顺序导致头文件难以组合、重复解析、符号覆盖等问题，从语言层面为程序员提供了模块化的手段。

本书针对以上新特性准备了丰富的代码样例，相信读者通过这些代码很容易掌握这些特性。作为一本讲解C++高级编程的书，本书还探讨了很多元编程话题，这是作为库开发必不可少的技能，它们也将随着C++的演进而不断演进，大大提升了库开发者的编程体验，尤其是近年来C++的标准提案经历了从模板元编程向constexpr元编程的转换过程。

纵观C++的演进历程可以发现，每一次演进提供的特性大多数和编译时相关，因为它的特点是零成本抽象，允许程序员表达抽象的概念而无须忍受不必要的运行时开销。而一些运行时特性相当少，在面向对象的虚函数特性之后再无运行时特性，或者它们通常以库的形式提供，例如从C++17起标准库引入的variant类型，它通过元编程技术生成虚函数表。

C++对语言特性与库特性区分得非常清楚，它希望程序员能够在不引入语言机制的情况下实现一些功能，例如其他编程语言常常将元组tuple作为内建类型，而在C++中它们以库的方式提供，程序员能够利用现有的语言特性实现这些组件。

如何合理、高效地运用这些知识，它们背后通常蕴含着什么指导思想？那就是组合式思想，将问题分而治之，从而能够应对许多难题。C++语言提供了足够多的抽象机制，允许程序员提出各种假设，并基于这些假设进行灵活组合。

本书话题不局限于C++20，对现代C++中很多重要的特性也会深入探讨，例如右值引用。一些编程原则，面向对象设计模式也会探讨。最后一章将带领读者实现两个库：配置文件反序列库与协程库。它们大量使用C++20提供的特性，并使用元编程的方式构建，以对全书知识进行一个总结。

本书要求读者需要有C++的基础知识，最好能够掌握一些现代C++的知识，考虑到市面上的书籍以及网络上这方面的资料比较丰富，笔者在提及这些知识时会引用相关链接供读者查阅。对于想要系统性学习C++20并进阶C++技能的读者，一定不要错过本书。

本书创作历时一年多，笔者在工作与业余时间不断磨炼C++技能，这期间很多人为我提供了帮助与支持，没有你们本书就不可能问世。

感谢我所在的工作团队为我提供了良好的工作环境，让我能够随心所欲地探索软件上的新技术。其间，袁英杰大师加入了我们团队参与开发，给我带来了很大的启发。

我从他身上学到了很多编程思想，这些思想并不是空谈，而是真真切切能够影响到整个编码过程，并且指导了我的软件开发工作。在与袁英杰大师共事的几个月里，我感受到了大师代码里处处充满组合式思想，泛型、抽象运用得非常优雅，能够充分应对软件开发中的各种变化。

偶然在公司的一次关于软件重构的演讲中，我认识了吴咏炜老师，从那时起，我们便时常交流C++相关话题，在交流过程中我也学习到了很多。吴咏炜老师牺牲个人时间为本书做技术校对，他非常细心，帮我避免了很多技术上以及排版上的错误，并且对一些章节提出了调整建议。

由于C++20刚标准化不久，业界的很多优秀资料都是英文的。在我创作过程中阅读这些资料难免会遇到困难，职愈博（Norman Zhi）给我在一些语法上的理解提供了帮助。他是一位优秀的硬件工程师，有时候我们会讨论很多与Linux、性能、C语言相关的话题，这也为本书提供了一些灵感。

机械工业出版社的李晓波编辑也为本书能够顺利出版提供了帮助。还要感谢读者选择了这本书，期待你能够从中获得启发。最后，感谢我的妻子，正是你的鼓励、付出与陪伴，才让我能够专心完成本书的创作。

罗能