2016_n4_Cpp17_Nouveautes-de-la-bibliotheque.md

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Cpp17 - bibliothèque standard std::

Auteurs	Oliver H, Adrien Jeser, Guillaume Dua, olibre
License	CC BY-SA 4.0
URL	https://linuxfr.org/news/nouveautes-au-coeur-du-cpp17
Date	2016-07-22T00:53:12+02:00
Tags	c++17, c++ et cpp
Score	0

La bibliothèque standard du C++17

STL ou std ou bibliothèque standard ?

Petit rappel, l'ensemble des fonctionnalités std::* ne s'appelle plus STL (Standard Template Library), mais bibliothèque standard du C++ (C++ Standard Library).

TODO Rappeler l'historique de la STL à la std, Mieux expliquer

Résumé

• Les algorithmes parallélisés (si multitâche performant) ;
• std::string_view (pour utiliser les méthodes de std::string sur des const char* sans faire de ré-allocation inutile) ;
• Les transfuges de chez Boost :

boost::*	std::*
boost::filesystem	-> std::filesystem
boost::variant	-> std::variant
boost::any	-> std::any
boost::optional	-> std::optional
boost::math	-> fonctions spéciales mathématiques

Par contre, les fonctionnalités majeures très attendues, comme les intervalles (Ranges) ou le réseau (Networking) seront publiées pour une autre version du C++.

[N4480] optional, any, string_view...

L'énorme TS N4480 intègre de nombreuses fonctionnalités qui n'avaient pas été intégrées à la version C++ mineure C++14. L'intérêt de la plupart de ces fonctionnalités ont été validées par une implémentation sur le projet Boost.

TODO Historique de ce TS, Différences avec Boost, Quelques exemples...

std::optional

boost::optional --> std::optional

std::any

boost::any --> std::any

std::string_view

std::string_view

std::apply

TODO

xxxxxxxxxxxxxx

• [func.searchers] and [alg.search]
• [pmr]
• std::sample, sampling from a range?

voir les autres extensions

TODO Découper en  plus petites sections

Nouvelles structures de données

[P0088] std::variant

Ce TS ajoute le std::variant (type-safe union for C++17) d'après le boost::variant<>.

union mon_union_peu_sur
{
    int   i;
    char  c;
    float f;
};
    
using mon_union_sur = std::variant<int,char,float>;

Certains auraient aimé la possibilité d’interdire un objet std::variant vide et l'optimisation du std::variant pour les types légers. TODO Expliquer les raisons.

Library Fundamentals TS v1

[P0220] Library Fundamentals TS v1

TODO

Invoke

[N4169] std::invoke

TODO

[P0077] std::is_callable

TODO

[P0209] std::make_from_tuple et std::apply

TODO

File System TS v1

Ajout de std::filesystem. Enfin le C++ dispose d'une API standardisée pour gérer fichiers et répertoires !

TODO fournir un exemple

C'est une longue histoire :

• 2003 boost::filesystem ;
• 2004 requête pour intégration dans la bibliothèque standard ;
• 2005 première proposition détaillée pour intégration dans la bibliothèque standard ;
• Il aura fallu une dizaine d'années et trois versions majeures pour permettre au groupe d'étude SW3 (Study Group 3) de rédiger l'ultime spécification technique (TS) N4100 (le titre est en français dans le document) qui correspond au standard ISO/IEC TS 18822:2015 ;
• L'implémentation de std::experimental::filesystem sur plusieurs plateformes et compilateurs (Visual C++ 2012/2013/2015 et GCC-5.3) a été nécessaire pour décider de l'intégration dans la bibliothèque standard.

Le TS [P0218] propose d'intégrer boost::filesystem dans C++17 avec quelques différences.

• [class.path]
• [class.filesystem.error]
• [class.file_status]
• [class.directory_entry]
• [class.directory_iterator] and [class.recursive_directory_iterator]
• [fs.ops.funcs]

Threading

[N4071] Parallelism TS v1

TODO

[N4508] std::shared_mutex

TODO

[P0152] atomic<T>::is_always_lockfree

Ajout de .is_always_lockfree().

TODO

[P0154] Ajout hardware_*_interference_size

TODO

[P0156] lock_guard<Mutexes...>

TODO

Amélioration des conteneurs

[N4279] try_emplace et insert_or_assign

TODO

[N4280] Fonctions globales std::size(), std::empty() et std::data()

TODO

[N4284] Contiguous iterator concept

TODO

[N4510] Minimal incomplete type support in containers

TODO

[P0031] Itérateurs constexpr

TODO

[P0083] Splicing for map<>, unordered_map<>, set<> et unordered_set<>

Ce TS Splicing Maps and Sets ajoute des fonctions std::set::splice(), std::map::splice(), std::unordered_set::splice() et std::unordered_map::splice() comme pour std::list::splice().

TODO

[P0084] Les fonctions emplace() retournent maintenant une référence vers l'objet fraichement créé

TODO

[P0272] Fonction string::data() non-const

Ajout des fonctions std::string::data() non-const.

Smart pointer

[N4089] Corrections unique_ptr<T[]>

TODO

[N4366] Autres corrections unique_ptr

TODO

[P0033] weak_from_this

TODO

Amélioratons sur d'autres structures de données

[N4387] Construction {} pour std::tuple

TODO

[N4277] TriviallyCopyable reference_wrapper, can be performance boost

TODO

Ajout des versions parallélisées de 69 algorithmes (Parallelism TS v1) ;

Fonctions mathématiques

[N3060] Fonctions spéciales mathématiques

Les fonctions spéciales mathématiques sont discutées au comité de normalisation du C++ depuis plus d'une dizaine d'années. Avec un peu d'archéologie, on retrouve la TS [N1422] qui en parlait déjà en 2003 !

En 2007, ces fonctions étaient déjà dans le wagon de la std TR1 avec la norme ISO/IEC TR 19768:2007. Puis en 2010, ces fonctions sont sorties du TR1 pour représenter une norme ISO à part, la norme ISO/IEC 29124:2010. Et ce n'est que pour 2017, que ces fonctions sont enfin intégrées au C++ !

Mais les matheux pouvaient déjà utiliser boost::math qui a été l'implémentation de test avant intégration au standard C++. Son dépôt Git montre une existence depuis 2001 avec une activité importante depuis 2006 (première version livrée).

Ci-dessous un aperçu des domaines mathématiques couverts par cette bibliothèque. C'est un sacré morceau, et je ne sais pas trop comment les éditeurs de bibliothèque standard C++ vont s'y prendre pour implémenter avec leur droit d'auteur une telle bibliothèque de qualité et performante... Car si ces éditeurs (GNU, LLVM, Microsoft, Intel...) réutilisent la boost::math, alors ils auront à respecter la Boost Software License.

• Polynômes de Laguerre généralisés
• Polynômes associés de Legendre
• Fonction bêta
• Intégrales elliptiques
• Fonctions de Bessel
• Exponentielle intégrale
• Polynôme d'Hermite
• Fonction zêta de Riemann

L'avantage de celle de boost:: est qu'elle est compatible avec une très grande variété de compilateurs, même de très anciens. Alors qu'une application utilisant celle de std:: requerra un compilateur compatible C++17.

Chère lectrice, cher lecteur LinuxFr.org, as-tu déjà utilisé boost::math. Peux-tu partager ton retour d'expérience dans les commentaires ? Quelles sont tes attentes avec cette intégration dans la std:: ? Penses-tu utiliser un jour la version de la std:: plutôt que celle de boost:: ?

[P0025] std::clamp(x,4,8) == std::min(std::max(x,4),8)

Ajout de std::clamp().

Exemple pour borner x dans l'intervalle [4, 8] :

// C++14
auto x = std::max(4,std::min(x,8));


// C++17
auto x = std::clamp(x,4,8);

Améliorations diverses

[P0180] Mots-clés std[0-9]+ réservés pour de futures versions de la std::

Ce TS Reserve a New Library Namespace Future Standardization résèrve tous les mots-clés std[0-9]+ pour le nommage d'éventuelles futures versions de la STL bibliothèque standard C++ qui casseraient la rétrocompatibilité.

[P0040] destroy(_at|_n), uninitialized_move(_n), uninitialized_value_construct(_n), uninitialized_default_construct(_n)

Ce TS Extending memory management tools ajoute :

• destroy(_at|_n)

• uninitialized_move(_n)

• uninitialized_value_construct(_n)

• uninitialized_default_construct(_n)

  TODO liens vers cppref + explications

[N3911] std::void_t<T>

TODO

[N4258] Fonctions noexcept pour std::*

TODO

[N4259] std::uncaught_exceptions

TODO

[N4389] std::bool_constant

TODO

[P0005] std::not_fn

TODO

[P0006] Les variables *_v pour SFINAE

TODO

[P0007] std::as_const

TODO

[P0013] std::conjunction, std::disjunction et std::negation

TODO

[P0074] std::owner_less<void> comme std::less<void> mais pour les smart pointers

Cela sert à trier les smart pointers indépendament de l'objet contenu.

[P0092] Corrections pour std::chrono

TODO

[P0067] std::to_chars et std::from_chars

Des fonctions de conversion ASCII <-> nombres haute performance ignorant les locales. Enfin, plus besoin de réinventer la roue pour les nombreuses bibliothèques qui sérialisent/désérialisent entre les formats lisibles aux humains (HTML/XML/JSON/YAML...) et les formats binaires lisibles par la machine.

[P0137] std::launder

TODO

[P0258] std::is_contiguous_layout (pour le hashage)

TODO

Suppression

[N4190] auto_ptr, old <functional> stuff, random_shuffle

TODO

[P0004] ios aliases

TODO

[P0181] Suppression de std::default_order (indirection vers std::less)

Cela cassait l'ABI de certains compilateurs à cause du mangling

[P0302] Allocateurs des std::function

TODO

Fonctionnalités majeures

Quatre gros morceaux ont été inclus dans C++17 :

• le parallélisme avec les 69 algorithmes parallélisées ;
• le std::filesystem ;
• les autres transfuges de boost (optional, any, string_view, variant...) ;
• les fonctions spéciales mathématiques.

Par contre, les fonctionnalités suivantes n’ont pas été considérées comme suffisamment mures pour être incluses :

• Coroutines ;
• Réseau (Networking) ;
• Tableaux (Array). Une idée de 2013, mais finalement abandonnée ;
• Ranges ;
• Mémoire transactionnelle (Transactional Memory) ;
• et autres extensions majeures de la bibliothèque standard.

Le comité attend de voir des implémentations satisfaisantes dans les compilateurs avant de les inclure...

Même si C++17 va un peu plus transcender notre façon de coder en C++, de nombreux développeurs s’attendaient à une version majeure (révolutionnaire). Par rapport à C++11, les apports du C++17 ressemblent plus à une version mineure.