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Anteprima di C++23 e C++26

Esplora std::expected, std::print, deducing this e i miglioramenti ai ranges di C++23, e dai un'occhiata alle funzionalità in arrivo con C++26 come contract, reflection e pattern matching.

L'Evoluzione Continua

Il C++23 è una release di "completamento" che colma le lacune lasciate dal C++20 e aggiunge funzionalità molto richieste. std::expected porta una gestione degli errori in stile Rust, std::print offre un output moderno, deducing this abilita potenti pattern di metaprogrammazione e i ranges guadagnano decine di nuove view. Nel frattempo, il C++26 si sta delineando come un'altra release maggiore con contract, reflection e pattern matching — funzionalità che cambieranno radicalmente il modo in cui scriviamo codice C++ sicuro ed espressivo.

std::expected: Gestione Moderna degli Errori

std::expected contiene o un valore di successo di tipo T o un errore di tipo E. Unito alle operazioni monadiche (.and_then(), .transform(), .or_else()), permette una gestione degli errori componibile senza eccezioni:

expected.cpp
#include <iostream>
#include <expected>
#include <string>
#include <charconv>
#include <system_error>

enum class ParseError {
    empty_input,
    invalid_format,
    out_of_range
};

std::expected<int, ParseError> parse_int(std::string_view sv) {
    if (sv.empty()) return std::unexpected(ParseError::empty_input);

    int result{};
    auto [ptr, ec] = std::from_chars(sv.data(), sv.data() + sv.size(), result);

    if (ec == std::errc::invalid_argument)
        return std::unexpected(ParseError::invalid_format);
    if (ec == std::errc::result_out_of_range)
        return std::unexpected(ParseError::out_of_range);
    if (ptr != sv.data() + sv.size())
        return std::unexpected(ParseError::invalid_format);

    return result;
}

std::expected<int, ParseError> double_if_positive(int val) {
    if (val <= 0) return std::unexpected(ParseError::out_of_range);
    return val * 2;
}

int main() {
    // Direct usage
    auto result = parse_int("42");
    if (result) {
        std::cout << "Parsed: " << *result << "\n";
    } else {
        std::cout << "Error code: " << static_cast<int>(result.error()) << "\n";
    }

    // Monadic chaining — like Rust's Result::and_then
    auto chained = parse_int("21")
        .and_then(double_if_positive)       // int -> expected<int, E>
        .transform([](int v) { return v + 1; })  // int -> int (wrapped)
        .or_else([](ParseError e) -> std::expected<int, ParseError> {
            std::cout << "Recovering from error\n";
            return 0;  // default value on error
        });

    std::cout << "Chained result: " << *chained << "\n";  // 43

    return 0;
}

std::print e std::println uniscono std::format all'output, sostituendo std::cout << nella maggior parte dei casi d'uso. Sono più veloci, type-safe e producono codice leggibile:

print.cpp
#include <print>
#include <vector>
#include <string>
#include <ranges>

int main() {
    // Basic printing — no more << chains!
    std::println("Hello, {}!", "C++23");
    std::print("No newline here. ");
    std::println("But here.");

    // Formatting works just like std::format
    int x = 42;
    double pi = 3.14159;
    std::println("x = {}, pi = {:.2f}", x, pi);
    std::println("Hex: {:#x}, Binary: {:#b}", 255, 255);

    // Print to stderr
    std::println(stderr, "Warning: something happened");

    // Containers and ranges (C++23 formatter support)
    std::vector<int> v{1, 2, 3, 4, 5};
    std::println("Vector: {}", v);  // [1, 2, 3, 4, 5]

    // Formatted table
    std::println("{:<15} {:>10} {:>10}", "Name", "Score", "Grade");
    std::println("{:<15} {:>10} {:>10}", "Alice", 95, "A");
    std::println("{:<15} {:>10} {:>10}", "Bob", 87, "B+");

    return 0;
}

Miglioramenti ai Ranges: zip, chunk, slide

Il C++23 aggiunge potenti nuove view per i ranges che coprono pattern comuni i quali prima richiedevano cicli scritti a mano o librerie di terze parti:

ranges_cpp23.cpp
#include <print>
#include <ranges>
#include <vector>
#include <string>

int main() {
    std::vector<std::string> names{"Alice", "Bob", "Carol"};
    std::vector<int> scores{95, 87, 92};

    // zip — combine multiple ranges element-wise
    for (auto [name, score] : std::views::zip(names, scores)) {
        std::println("{}: {}", name, score);
    }

    std::vector<int> data{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

    // chunk — split into groups of N
    for (auto chunk : data | std::views::chunk(3)) {
        std::print("[ ");
        for (int v : chunk) std::print("{} ", v);
        std::println("]");
    }
    // [ 1 2 3 ] [ 4 5 6 ] [ 7 8 9 ]

    // slide — sliding window of size N
    for (auto window : data | std::views::slide(3)) {
        std::print("( ");
        for (int v : window) std::print("{} ", v);
        std::println(")");
    }
    // ( 1 2 3 ) ( 2 3 4 ) ( 3 4 5 ) ... ( 7 8 9 )

    // cartesian_product — all combinations
    std::vector<char> suits{'H', 'D', 'C', 'S'};
    std::vector<int> ranks{1, 2, 3};
    for (auto [suit, rank] : std::views::cartesian_product(suits, ranks)) {
        std::print("{}{}  ", suit, rank);
    }
    std::println("");

    // enumerate — index + value (finally!)
    for (auto [i, name] : std::views::enumerate(names)) {
        std::println("[{}] {}", i, name);
    }

    return 0;
}

Deducing this

Il deducing this del C++23 (chiamato anche "parametro oggetto esplicito") permette alle funzioni membro di ricevere this come parametro esplicito e dedotto. Questo elimina la necessità di duplicare gli overload const/non-const, abilita le lambda ricorsive e semplifica il CRTP:

struct Widget {
    std::string name;

    // Prima del C++23: due overload identici
    // const std::string& get_name() const { return name; }
    // std::string& get_name() { return name; }

    // C++23: una sola funzione gestisce entrambi i casi
    template<typename Self>
    auto&& get_name(this Self&& self) {
        return std::forward<Self>(self).name;
    }
};

Il parametro this Self&& self deduce se l'oggetto è const, non-const, lvalue o rvalue — e lo inoltra correttamente. Questo pattern, chiamato idioma "deducing this", può dimezzare gli insiemi di overload delle funzioni membro.

Anteprima C++26: Contract, Reflection, Pattern Matching

Ci si aspetta che il C++26 includa diverse funzionalità rivoluzionarie:

Contract — pre, post e contract_assert permettono di esprimere precondizioni, postcondizioni e asserzioni che il sistema di build può abilitare o disabilitare:

int sqrt_int(int x)
    pre(x >= 0)
    post(r: r * r <= x)
{
    // implementazione
}

Reflection statica — Ispeziona tipi, membri ed enumeratori a tempo di compilazione. Genera codice a partire dai campi di una struct, deriva automaticamente la serializzazione e molto altro — tutto senza macro.

Pattern Matching — Le espressioni inspect permettono di fare matching su tipi, valori e struttura:

inspect (variant_value) {
    <int> i    => std::println("int: {}", i);
    <string> s => std::println("string: {}", s);
    __         => std::println("other");
};

Sender/Receiver (std::execution) — Un framework standard per l'esecuzione asincrona che offre concorrenza strutturata, sostituendo le implementazioni artigianali dei thread pool.

Buona pratica

Come restare al passo con l'evoluzione del C++:

1. Fissa uno standard minimo per il tuo progetto (oggi il C++17 è una base solida per la maggior parte del codice di produzione)
2. Usa i flag del compilatore per selezionare lo standard: -std=c++17, -std=c++20, -std=c++23
3. Controlla il supporto dei compilatori su cppreference.com/compiler_support — non tutti i compilatori implementano ogni funzionalità
4. Usa le feature test macro come __cpp_concepts e __cpp_lib_expected per usare condizionalmente le funzionalità più recenti
5. Leggi le proposte (wg21.link/pXXXX) delle funzionalità che intendi adottare
6. Non rincorrere ogni novità — adotta ciò che rende il tuo codice più semplice e più corretto, non solo più moderno

Insidia

Adottare troppo presto le funzionalità dello standard più recente ha costi concreti:

Bug dei compilatori: le nuove funzionalità hanno spesso bug di implementazione che emergono solo con l'uso in produzione. I moduli e le coroutine del C++20, per esempio, hanno avuto bug significativi nei compilatori per 2-3 anni dopo la standardizzazione.

Tooling incompleto: debugger, profiler e analizzatori statici potrebbero non supportare del tutto le funzionalità più recenti. Il supporto degli IDE (IntelliSense, completamento del codice) è spesso in ritardo.

Portabilità: se il tuo codice deve compilare su più piattaforme (Linux, macOS, Windows, embedded), sei limitato all'intersezione di ciò che tutti i compilatori di destinazione supportano.

Preparazione del team: le nuove funzionalità richiedono che tutto il team le impari. Una funzionalità compresa da un solo sviluppatore crea un collo di bottiglia per la manutenzione.

Concetti chiave
  • std::expected abilita una gestione degli errori in stile Rust con concatenamento monadico (.and_then(), .transform())
  • std::print / std::println sostituiscono std::cout << con un output formattato pulito, veloce e type-safe
  • I ranges del C++23 aggiungono le view zip, chunk, slide, cartesian_product ed enumerate
  • Deducing this elimina la duplicazione degli overload const/non-const delle funzioni membro
  • Il C++26 punta a contract, reflection statica, pattern matching e std::execution per l'asincronia
  • Adotta i nuovi standard in modo graduale — verifica il supporto dei compilatori, testa a fondo e assicurati che il team sia pronto

Quiz — Metti alla prova le tue conoscenze

(15 XP)

1. Che cosa rappresenta `std::expected<int, Error>`?

2. Che cosa produce `std::views::zip(names, scores)`?

3. Quale funzionalità del C++26 permette di specificare precondizioni e postcondizioni delle funzioni?