C++26 是继 C++23 后的新一代标准，处于委员会草案阶段。核心特性包括模式匹配替代传统分支逻辑、静态反射实现编译期元信息获取、语言级支持 128 位整数及 constexpr 扩展。标准库方面，std::generator 正式标准化，Ranges 库新增 enumerate 等视图，std::expected 增强错误处理。安全特性引入 std::safe_cast 和智能指针边界检查。提供各特性的语法解释及可运行示例代码。
C++26 是继 C++23 之后的新一代标准，延续了'每三年一个版本'的发布周期，截至 2025 年处于委员会草案（CD）阶段，大部分核心特性已基本确定。其核心目标是提升易用性、完善现代编程范式（如模式匹配、静态反射）、优化性能与安全，并弥补前序版本的功能缺口。
本文将从核心语言特性、标准库改进、性能与安全特性三个维度，详细介绍 C++26 的关键功能，并附带语法解释和可运行的示例代码。
模式匹配是 C++26 最具里程碑意义的特性（源于 P2508R4），旨在替代传统的 if/switch、dynamic_cast 等繁琐的条件分支逻辑，支持值匹配、类型匹配、解构绑定等场景，大幅提升代码的可读性和可维护性。
语法元素 | 作用 |
| 模式匹配的入口，替代多分支 |
| 定义匹配的模式及处理逻辑 |
| 通配符模式，匹配任意值 |
| 绑定模式，将匹配的值绑定到变量 |
| 范围模式，匹配闭区间 |
| 解构模式，分解聚合类型/类的成员 |
#include <iostream>
int main() {
int score = 85;
// 模式匹配：值与范围匹配
match (score) {
case 100: std::cout << "满分！" << std::endl; break;
case 90...99: // 匹配 90-99 的整数
std::cout << "优秀" << std::endl; break;
case 80...89:
std::cout << "良好" << std::endl; break;
case 60...79:
std::cout << "及格" << std::endl; break;
case _:
// 匹配所有其他情况
std::cout << "不及格" << std::endl; break;
}
return 0;
}
#include <iostream>
#include <memory>
// 基类
struct Shape {
virtual ~Shape() = default;
};
// 派生类
struct Circle : Shape {
double radius;
Circle(double r) : radius(r) {}
};
struct Rectangle : Shape {
double w, h;
Rectangle(double w, double h) : w(w), h(h) {}
};
// 计算面积：替代 dynamic_cast
double area(const std::unique_ptr<Shape>& shape) {
match (shape) {
case std::unique_ptr<Circle> var c:
return 3.14159 * c->radius * c->radius;
case std::unique_ptr<Rectangle> var r:
return r->w * r->h;
case nullptr:
// 空指针模式
return 0.0;
case _:
throw std::runtime_error("未知形状");
}
}
int main() {
auto circle = std::make_unique<Circle>(5.0);
auto rect = std::make_unique<Rectangle>(4.0, 5.0);
std::cout << "圆面积：" << area(circle) << std::endl; // 78.53975
std::cout << "矩形面积：" << area(rect) << std::endl; // 20
return 0;
}
#include <iostream>
#include <tuple>
struct Point {
int x, y;
};
// 为 Point 启用解构（C++26 自动支持公共成员的解构）
int main() {
Point p{3, 5};
std::tuple<std::string, int> t{"C++26", 2026};
// 解构 Point
match (p) {
case Point{var x, var y}:
std::cout << "Point(" << x << ", " << y << ")" << std::endl; // Point(3, 5)
break;
}
// 解构 tuple
match (t) {
case std::tuple{var s, var year}:
std::cout << s << " 发布于 " << year << std::endl; // C++26 发布于 2026
break;
}
return 0;
}
静态反射是 C++ 社区长期期待的特性，C++26 基于 P2320R7 实现了基础的编译时反射能力，允许程序在编译期获取类型的元信息（如成员名称、类型、修饰符），并基于这些信息自动生成代码（如序列化、ORM 等）。
语法/函数 | 作用 |
| 获取类型 |
| 获取元对象的名称（编译期字符串） |
| 获取类的所有数据成员元对象 |
| 编译期遍历元对象列表 |
#include <iostream>
#include <reflect> // C++26 新增头文件
#include <string_view>
struct Person {
std::string name;
int age;
double height;
};
// 编译期生成通用打印函数
template <typename T>
void print_object(const T& obj) {
// 获取 T 的反射元对象
constexpr auto type_meta = reflexpr(T);
// 获取 T 的所有数据成员
constexpr auto members = std::reflect::data_members_of(type_meta);
std::cout << typeid(T).name() << " { ";
// 编译期遍历成员
std::reflect::for_each(members, [&](auto member_meta) {
// 获取成员名称（编译期字符串）
constexpr std::string_view name = std::reflect::name_of(member_meta);
// 获取成员的值
auto&& value = std::reflect::get(member_meta, obj);
std::cout << name << ": " << value << ", ";
});
std::cout << "\b\b }" << std::endl;
}
int main() {
Person p{"张三", 25, 175.5};
print_object(p); // 输出：Person { name: 张三，age: 25, height: 175.5 }
return 0;
}
C++23 及之前，128 位整数（__int128）是编译器扩展（GCC/Clang 支持），C++26 将**有符号 128 位整数（int128_t）和无符号 128 位整数（uint128_t）**纳入标准，同时支持字面量、标准库集成（如流输出）。
元素 | 作用 |
| 标准 128 位整数类型 |
| 128 位整数字面量后缀 |
| 128 位整数的数值范围查询 |
#include <iostream>
#include <limits>
#include <cstdint>
int main() {
// 128 位整数字面量
std::int128_t a = 123456789012345678901234567890_i128;
std::uint128_t b = 987654321098765432109876543210_u128;
// 运算
std::int128_t c = a * 2;
std::uint128_t d = b / 3;
// 标准库输出支持（C++26 新增）
std::cout << "a = " << a << std::endl;
std::cout << "c = a * 2 = " << c << std::endl;
// 数值范围
std::cout << "int128_t 最小值：" << std::numeric_limits<std::int128_t>::min() << std::endl;
std::cout << "uint128_t 最大值：" << std::numeric_limits<std::uint128_t>::max() << std::endl;
return 0;
}
constexpr 的进一步扩展（P1870R6）C++20 已允许 constexpr 函数使用动态内存和 std::string/std::vector，C++26 进一步扩展：
constexpr 的 std::map/std::unordered_map 等关联容器；std::filesystem::read_to_string）；#include <iostream>
#include <map>
#include <filesystem>
#include <string>
// C++26：constexpr 函数中使用 std::map
constexpr auto create_version_map() {
std::map<int, std::string> m;
m[20] = "C++20";
m[23] = "C++23";
m[26] = "C++26";
return m;
}
// 编译期读取文件内容（假设 content.txt 内容为 "Hello C++26!"）
constexpr auto read_file() {
return std::filesystem::read_to_string("content.txt");
}
int main() {
// 编译期计算 map
constexpr auto version_map = create_version_map();
static_assert(version_map.at(26) == "C++26");
// 编译期读取文件
constexpr auto content = read_file();
static_assert(content == "Hello C++26!");
std::cout << "C++26 的版本名：" << version_map.at(26) << std::endl;
std::cout << "文件内容：" << content << std::endl;
return 0;
}
std::generator 的正式标准化（P1063R12）std::generator（生成器协程）在 C++23 中是实验性特性，C++26 将其正式纳入标准库（<generator>），用于简化惰性求值的序列生成（如斐波那契数列、无限序列），支持范围 for 循环。
元素 | 作用 |
| 生成器类型，返回值为 |
| 生成序列中的下一个值，并暂停协程 |
#include <iostream>
#include <generator> // C++26 正式头文件
// 生成斐波那契数列的生成器
std::generator<unsigned long long> fibonacci(unsigned int n) {
unsigned long long a = 0, b = 1;
for (unsigned int i = 0; i < n; ++i) {
co_yield a; // 生成值并暂停
auto temp = a + b;
a = b;
b = temp;
}
}
int main() {
// 范围 for 遍历生成器
for (auto num : fibonacci(10)) {
std::cout << num << " "; // 输出：0 1 1 2 3 5 8 13 21 34
}
return 0;
}
C++26 为 Ranges 库新增了多个实用视图，包括：
std::views::enumerate：为元素添加索引（类似 Python 的 enumerate）；std::views::chunk：将区间分割为固定大小的块；std::views::zip_transform：多区间元素的函数转换。#include <iostream>
#include <vector>
#include <ranges>
int main() {
std::vector<std::string> words = {"C++", "26", "Pattern", "Matching"};
// 1. std::views::enumerate：带索引遍历
for (auto [idx, word] : words | std::views::enumerate) {
std::cout << "索引 " << idx << ": " << word << std::endl;
}
// 2. std::views::chunk：分割为大小为 2 的块
std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
for (auto chunk : nums | std::views::chunk(2)) {
std::cout << "块：";
for (int num : chunk) std::cout << num << " ";
std::cout << std::endl;
}
return 0;
}
std::expected 的增强（P2505R4）std::expected（C++23 引入）用于表示'成功值或错误值'，C++26 为其新增了链式调用方法（and_then/or_else）和模式匹配支持，简化错误处理。
#include <iostream>
#include <expected>
#include <string>
// 解析字符串为整数
std::expected<int, std::string> parse_int(const std::string& s) {
try {
return std::stoi(s);
} catch (...) {
return std::unexpected("解析失败：非整数");
}
}
// 检查是否为正数
std::expected<int, std::string> check_positive(int x) {
return x > 0 ? x : std::unexpected("错误：非正数");
}
// 计算平方
std::expected<int, std::string> square(int x) {
return x * x;
}
int main() {
// 链式调用：解析→检查→平方
auto result = parse_int("10")
.and_then(check_positive)
.and_then(square);
// 模式匹配处理结果
match (result) {
case std::expected{var val}:
std::cout << "结果：" << val << std::endl; // 结果：100
break;
case std::expected{std::unexpected{var err}}:
std::cout << "错误：" << err << std::endl;
break;
}
return 0;
}
C++26 新增 std::safe_cast，替代传统的 static_cast，在数值转换溢出时抛出 std::overflow_error 异常，避免未定义行为。
#include <iostream>
#include <utility> // std::safe_cast
#include <stdexcept>
int main() {
int a = 1000;
char b;
try {
// 安全转换：int→char（溢出则抛异常）
b = std::safe_cast<char>(a);
} catch (const std::overflow_error& e) {
std::cout << "转换失败：" << e.what() << std::endl; // 转换失败：数值溢出
}
return 0;
}
C++26 为数组型智能指针新增边界检查选项，避免数组越界访问的未定义行为。
#include <iostream>
#include <memory>
int main() {
// 创建带边界检查的 unique_ptr 数组
auto arr = std::make_unique<int[]>(5, std::enable_bounds_checking);
arr[0] = 10;
arr[4] = 50;
try {
arr[5] = 60; // 越界访问，抛 std::out_of_range
} catch (const std::out_of_range& e) {
std::cout << "错误：" << e.what() << std::endl;
}
return 0;
}
C++26 是一次范式级别的更新：
constexpr 扩展提升了语言的表达能力；std::generator、Ranges 扩展）让日常开发更高效；std::safe_cast、边界检查）降低了内存错误的风险。注意：由于 C++26 仍在标准化过程中，部分特性的语法可能会微调，具体以 WG21 最终发布的标准和编译器实现（如 GCC 14、Clang 18）为准。
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