C++20 与 Flamingo IM 实例

C++20 引入了许多新特性，如概念（Concepts）、协程（Coroutines）、范围（Ranges）等。Flamingo IM 是一个即时通讯项目，结合 C++20 的特性可以提升代码的可读性和性能。以下是基于 C++20 和 Flamingo IM 的实例。

协程实现异步网络通信

使用 C++20 的协程简化 Flamingo IM 的异步网络通信代码：

#include <cppcoro/task.hpp>
#include <cppcoro/io_service.hpp>
#include <cppcoro/socket.hpp>cppcoro::task<void> handleClient(cppcoro::socket clientSocket) {char buffer[1024];auto bytesRead = co_await clientSocket.recv(buffer, sizeof(buffer));co_await clientSocket.send(buffer, bytesRead);
}cppcoro::task<void> runServer(cppcoro::io_service& ioService) {auto serverSocket = cppcoro::socket::create_tcpv4(ioService);serverSocket.bind(cppcoro::ipv4_endpoint{8080});serverSocket.listen();while (true) {auto clientSocket = co_await serverSocket.accept();handleClient(std::move(clientSocket));}
}

概念约束模板

使用 C++20 的概念约束 Flamingo IM 的消息处理器：

template <typename T>
concept MessageHandler = requires(T handler, const std::string& msg) {{ handler.process(msg) } -> std::same_as<void>;
};class TextMessageHandler {
public:void process(const std::string& msg) {std::cout << "Processing text message: " << msg << std::endl;}
};static_assert(MessageHandler<TextMessageHandler>);

范围视图过滤消息

使用 C++20 的范围库过滤 Flamingo IM 的消息列表：

#include <ranges>
#include <vector>
#include <string>void filterMessages(const std::vector<std::string>& messages) {auto filtered = messages | std::views::filter([](const auto& msg) {return msg.find("urgent") != std::string::npos;});for (const auto& msg : filtered) {std::cout << "Urgent message: " << msg << std::endl;}
}

三路比较排序用户列表

使用 C++20 的三路比较运算符对 Flamingo IM 的用户列表排序：

#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>struct User {std::string name;int id;auto operator<=>(const User&) const = default;
};void sortUsers(std::vector<User>& users) {std::sort(users.begin(), users.end());
}

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格式化日志输出

使用 C++20 的 std::format 格式化 Flamingo IM 的日志输出：

#include <format>
#include <iostream>void logMessage(const std::string& sender, const std::string& content) {std::cout << std::format("[{}] {}", sender, content) << std::endl;
}

模块化组织代码

使用 C++20 的模块化特性组织 Flamingo IM 的代码：

// message_processor.ixx
export module message_processor;export class MessageProcessor {
public:void process(const std::string& msg);
};// main.cpp
import message_processor;int main() {MessageProcessor processor;processor.process("Hello");
}

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使用 std::span 处理二进制数据

在 Flamingo IM 中使用 std::span 处理二进制消息：

#include <span>
#include <vector>void processBinaryData(std::span<const uint8_t> data) {for (auto byte : data) {std::cout << static_cast<int>(byte) << " ";}
}int main() {std::vector<uint8_t> buffer{0x01, 0x02, 0x03};processBinaryData(buffer);
}

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协程实现消息队列

使用 C++20 协程实现 Flamingo IM 的消息队列：

#include <cppcoro/task.hpp>
#include <queue>
#include <mutex>class MessageQueue {std::queue<std::string> messages;std::mutex mutex;public:cppcoro::task<std::string> pop() {std::unique_lock lock{mutex};while (messages.empty()) {lock.unlock();co_await std::suspend_always{};lock.lock();}auto msg = std::move(messages.front());messages.pop();co_return msg;}void push(std::string msg) {std::lock_guard lock{mutex};messages.push(std::move(msg));}
};

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使用 std::jthread 管理线程

在 Flamingo IM 中使用 std::jthread 管理后台线程：

#include <thread>
#include <iostream>void backgroundTask() {while (true) {std::cout << "Background task running" << std::endl;std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));}
}int main() {std::jthread worker{backgroundTask};return 0;
}

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使用 std::atomic_ref 同步共享数据

在 Flamingo IM 中使用 std::atomic_ref 同步用户状态：

#include <atomic>
#include <thread>struct UserStatus {bool isOnline;int unreadMessages;
};void updateStatus(std::atomic_ref<UserStatus> status) {status.store(UserStatus{true, 0});
}int main() {UserStatus status{false, 5};std::atomic_ref<UserStatus> atomicStatus{status};std::thread updater{updateStatus, std::ref(atomicStatus)};updater.join();
}

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使用 std::source_location 记录日志

在 Flamingo IM 中使用 std::source_location 记录日志来源：

#include <source_location>
#include <iostream>void log(const std::string& message,const std::source_location& location = std::source_location::current()) {std::cout << location.file_name() << ":" << location.line() << " - " << message << std::endl;
}int main() {log("This is a log message");
}

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使用 std::format 格式化消息

在 Flamingo IM 中使用 std::format 格式化发送的消息：

#include <format>
#include <string>std::string formatMessage(const std::string& sender, const std::string& content) {return std::format("{}: {}", sender, content);
}

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使用 std::chrono 处理超时

在 Flamingo IM 中使用 std::chrono 处理网络请求超时：

#include <chrono>
#include <future>bool fetchWithTimeout(const std::string& url, std::chrono::milliseconds timeout) {auto future = std::async(std::launch::async, [&url]() {// Simulate network requeststd::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));return true;});return future.wait_for(timeout) == std::future_status::ready;
}

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使用 std::bit_cast 处理二进制协议

在 Flamingo IM 中使用 std::bit_cast 解析二进制协议：

#include <bit>
#include <cstdint>struct MessageHeader {uint32_t length;uint16_t type;
};void parseHeader(const char* data) {auto header = std::bit_cast<MessageHeader>(data);std::cout << "Message length: " << header.length << std::endl;
}

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使用 std::span 处理消息缓冲区

在 Flamingo IM 中使用 std::span 安全地处理消息缓冲区：

#include <span>
#include <vector>void processMessageBuffer(std::span<const uint8_t> buffer) {for (auto byte : buffer) {std::cout << static_cast<int>(byte) << " ";}
}int main() {std::vector<uint8_t> data{0x01, 0x02, 0x03};processMessageBuffer(data);
}

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使用 std::expected 处理错误

在 Flamingo IM 中使用 std::expected 处理可能失败的操作：

#include <expected>
#include <string>enum class Error { InvalidInput, NetworkError };std::expected<std::string, Error> fetchMessage(int messageId) {if (messageId < 0) {return std::unexpected{Error::InvalidInput};}return "Hello, world!";
}

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使用 std::ranges 过滤用户列表

在 Flamingo IM 中使用 std::ranges 过滤活跃用户：

#include <ranges>
#include <vector>
#include <string>struct User {std::string name;bool isActive;
};void printActiveUsers(const std::vector<User>& users) {auto activeUsers = users | std::views::filter([](const User& u) { return u.isActive; });for (const auto& user : activeUsers) {std::cout << user.name << std::endl;}
}

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使用 std::format 生成 JSON

在 Flamingo IM 中使用 std::format 生成 JSON 消息：

#include <format>
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