C++17 详解 9

本文为 《C++17 in detail》 一书的中文渣中渣译文，不足之处还望指正。

3.2 带初始化语句的 if 和 switch

C++17 提供了新版本的 if 和 switch 语句：

if (init; condition) 和 switch (init; condition)。

在 init 分区你可以定义一个新变量，然后在 condition 分区校验它。此变量只在 if/else 作用域内可见。

要达到相似的效果，C++17 之前你必须这么写：

{
    auto val = GetValue();
    if (condition(val))
        // 条件为真
    else
        // 条件为假...
}

请注意，val 在一个独立的作用域内（译注：最外层的一对大括号），如果没有它变量会“泄漏”到封闭作用域。

现在，C++17 里，你可以这么写：

if (auto val = GetValue(); condition(val))
    // 条件为真
else
    // 条件为假...

val 只在 if 和 else 语句内可见，所以它不会“泄漏”。condition 可以是任意 bool 条件。

这样做有什么用呢？

假设你想要在字符串里进行一些查找：

const std::string myString = "My Hello World Wow";

const auto pos = myString.find("Hello");
if (pos != std::string::npos)
    std::cout << pos << " Hello\n";
    
const auto pos2 = myString.find("World");
if (pos2 != std::string::npos)
    std::cout << pos2 << " World\n";

你不得不为（两次） pos 使用不同的名字，或者用一个独立的作用域封闭起来：

{
    const auto pos = myString.find("Hello");
    if (pos != std::string::npos)
        std::cout << pos << " Hello\n";
}
{
    const auto pos = myString.find("World");
    if (pos != std::string::npos)
        std::cout << pos << " World\n";
}

新的 if 语句可以只用一行生成额外的作用域：

if (const auto pos = myString.find("Hello"); pos != std::string::npos)
    std::cout << pos << " Hello\n";
    
if (const auto pos = myString.find("World"); pos != std::string::npos)
    std::cout << pos << " World\n";

如前所述，if 中定义的变量在 else 块内同样可见。所以下边的写法也没问题：

if (const auto pos = myString.find("World"); pos != std::string::npos)
    std::cout << pos << " World\n";
else
    std::cout << pos << " not found!!\n";

另外，你可以利用结构化绑定（摘自 Herb Sutter 代码）：

// 更好的结合: 结构化绑定 + if 初始值
if (auto [iter, succeeded] = mymap.insert(value); succeeded) {
use(iter); // ok
// ...
} // iter 和 succeeded 在这里销毁

扩展：本修改提案：P0305R1。

3.3 内联变量

随着 C++11 非静态成员变量初始化的引入，现在你可以在声明成员变量的同时进行初始化：

class User
{
    int _age {0};
    std::string _name {"unknown"};
};

对静态变量（或常量静态）你通常仍然需要在 cpp 文件里进行定义。

C++11 和 constexpr 关键字允许你在同一个地方声明并定义静态变量，但是仅限于常量表达式。

在此之前，只有函数可以被指定为 inline，现在你可以对变量做同样的事了——在头文件里。

摘自提案 P0385R2：内联变量同内联函数具有相同的语义：它可以在多个编译单元内被一模一样地定义多次，必须在每一个用到的编译单元内定义（译注：即可见），程序行为如同它们是同一个变量一样。

译注：上边的引用说明了两件事：

1. 内联变量的可见性规则。其实是跟内联函数一模一样的——如你在头文件中定义，只需包含此头文件，变量即对所在编译单元可见；如在源文件中定义，需要在所有用到的源文件中分别定义，且要保证定义形式一致。

2. 每个编译单元内都有一份变量的定义——不管是你显式定义或是编译器生成的。所以，每个变量都只是如同（原文为 as if）一个变量，而不是真正意义上的一个变量。我在 VS2019 下验证过，不管是头文件中定义后包含，或者每个源文件中分别定义，各个编译单元内打印出的内联变量的地址都是不同的。

比如：

// inside a header file:
struct MyClass
{
    static const int sValue;
};

// later in the same header file:
inline int const MyClass::sValue = 777;

或者甚至在同一个地方声明和定义：

struct MyClass
{
    inline static const int sValue = 777;
};

注意，constexpr 变量是隐式内联的，所以没必要写 constexpr inline myVal = 10;。

内联变量比 constexpr 变量更灵活，因为它不必必须用一个常量表达式初始化。比如，你可以用 rand() 初始化一个内联变量，constexpr 则不行。

内联变量怎么做到简化代码的呢？

A lot of header-only libraries can limit the number of hacks(like using inline functions or templates)
and switch to using inline variables.

译注：不知所云，不敢译……

比如：

class MyClass
{
    static inline int Seed(); // static method
};

inline int MyClass::Seed() {
    static const int seed = rand();
    return seed;
}

可以被改为：

class MyClass
{
    static inline int seed = rand();
};

C++17 保证 MyClass::seed 在所有编译单元内具有相同值（运行时生成）！

扩展：本修改提案：P0386R2。