Черновик стандарта C++26 завершён с рефлексией, безопасностью памяти, контрактами и асинхронным фреймворком

Функции стандарта C++26

Черновик стандарта C++26 теперь завершён, по словам Херба Саттера, бывшего председателя комитета по стандартам ISO C++. Финальный черновик включает четыре основные области улучшений.

Рефлексия

Рефлексия предоставляет разработчикам доступ к внутренним механизмам C++, позволяя языку описывать себя и генерировать код без накладных расходов во время выполнения. Это создаёт прочную основу для метапрограммирования и может упростить будущую эволюцию языка, позволяя выражать новые функции в виде переиспользуемых библиотек времени компиляции.

Например, рефлексия позволяет использовать специализированный синтаксис для объявления интерфейсов C++:

class(interface) IFoo {
    int f();
    void g(std::string);
};

Это преобразуется в классическое объявление интерфейса с виртуальными методами. Абстракция интерфейса является частью cppfront, компилятора, который собирается в чистый ISO C++ и включает другие абстракции, такие как:

• copyable для выражения типа с конструктором/оператором копирования/перемещения
• ordered для определения полностью упорядоченного типа с оператором <=>
• union для именованного размеченного объединения
• regex и другие

Безопасность памяти

C++26 включает готовое устранение неопределённого поведения при чтении неинициализированных локальных переменных, а также проверку границ для большинства стандартных типов библиотеки, включая vector, span, string и string_view.

Эти изменения уже внедрены в производство в Apple и Google на сотнях миллионов строк кода C++. Только в Google они исправили более 1000 ошибок, прогнозируется предотвращение 1000–2000 ошибок в год и снижение частоты segfault в производственном парке на 30%.

Эти преимущества были достигнуты простой перекомпиляцией существующего кода с новым компилятором. Лишь в семи случаях компилятор не смог проанализировать высокооптимизированный код, потребовав от разработчиков использовать детализированный API для выборочного отключения безопасности памяти в этих конкретных частях.

Контракты

Контракты C++26 вносят защитное программирование в язык, улучшая как функциональную безопасность, так и безопасность памяти. Они позволяют разработчикам выражать предусловия и постусловия, которые не должны нарушаться в течение выполнения метода. Контракты переносят утверждения в объявления функций, делая их видимыми для вызывающих сторон и инструментов статического анализа.

C++ предлагает четыре способа обработки нарушений контрактов: игнорировать, наблюдать, принудительно выполнять и быстро принудительно выполнять. Контракты также предоставляют собственный механизм утверждений, заменяющий макрос assert из C.

Асинхронная модель: std::execution

C++26 представляет std::execution как фреймворк для выражения и управления параллелизмом и конкурентностью. Три основные абстракции — это планировщики, отправители и получатели, которые могут комбинироваться через набор настраиваемых асинхронных алгоритмов.

std::execution разработан для работы с корутинами C++20 и упрощает написание программ, использующих структурированный (строго вложенный по времени жизни) параллелизм и конкурентность, которые по своей конструкции свободны от гонок данных.

Два основных компилятора C++, GCC и Clang, уже реализовали большинство функций C++26 в процессе стандартизации.