20 std模块

20.1 引言

截止到C++20标准正式发布，std模块还没能成为标准库的一部分。C++23标准有望将其吸纳到标准库中。

std模块的价值在于，只需要象下面这样一个单条语句：


xxxxxxxxxx
1
1
import std;

就可以使用标准库中的所有组件，而不必再象以前那样，单独包含声明不同组件的一个个头文件：


xxxxxxxxxx
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1
#include <iostream>
2
#include <string>
3
#include <vector>
4
#include <list>
5
#include <memory>
6
#include <algorithms>
7
...

部分标准库组件将其中的名字倾倒进全局命名空间中，例如<cmath>中的sqrt函数。std模块不会这样做，但如果有人还是希望以全局名字的方式使用这些组件，可以导入std.compat模块。将其与std模块分开，既可以避免打乱原有的代码库，还可以提高模块的编译速度。

注意，模块通常不会导出宏，如果需要使用宏，还是要通过“#include”包含相应的头文件。

模块和头文件可以共存，前提是所导入的模块和所包含的头文件，不能存在一致性冲突。这在将大型代码库，从包含头文件，过渡到导入模块的过程中，是必不可少的。

20.2 使用你的实现所提供的东西

如果所用的实现已经有了一个现成的std模块，它目前可能被标记为“实验性”的，甚至可能还需要一些特殊的选项和设置，但无论如何，直接使用它就好了。Visual C++ 2022提供了许多实验性的模块，为了使用它们，可以象下面这样定义std模块：


xxxxxxxxxx
7
1
export module std;
2

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export import std.regex;      // <regex>
4
export import std.filesystem; // <filesysm>
5
export import std.memory;     // <memory>
6
export import std.threading;  // <atomic>、<condition_variable>、<future>、<mutex>、<shared_mutex>、<thread>
7
export import std.core;       // 其它所有

显然，这里必须使用C++20编译器，并设置选项以访问这些实验性的模块。请注意，所有实验性的东西都可能随着时间而发生变化。

20.3 使用头文件

如果所用的实现还不支持模块，或者还没有提供std模块及其等价物，那么至少还可以回退到包含头文件的时代。它们不仅是标准的，而且是普遍可用的。问题在于，必须先弄清楚所要用到的东西是由哪个头文件提供的。之后，再将对所有用到的标准库头文件的包含，集中放在一个名为“std.h”的总头文件中：


xxxxxxxxxx
9
1
// std.h
2

3
#include <iostream>
4
#include <string>
5
#include <vector>
6
#include <list>
7
#include <memory>
8
#include <algorithms>
9
...

使用这些标准库组件时，只需象下面这样：


xxxxxxxxxx
1
1
#include "std.h"

这样做的问题是，如果在“std.h”头文件中包含的头文件比较多，会严重拖慢编译速度。

20.4 制作你自己的std模块

解决这个问题的方案之一是象下面这样：


xxxxxxxxxx
16
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module;
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3
#include <iostream>
4
#include <string>
5
#include <vector>
6
#include <list>
7
#include <memory>
8
#include <algorithms>
9
...
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export module std;
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13
export istream;
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export ostream;
15
export iostream;
16
...

还有一种更快捷的方式也能达到同样的目的：


xxxxxxxxxx
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1
export module std;
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export import "iostream";
4
export import "string";
5
export import "vector";
6
export import "list";
7
export import "memory";
8
export import "algorithms";
9
...

其中形如import "iostream"的写法，意指将指定的头文件单元直接导入进来。这其实是一种介于包含头文件和导入模块之间的折中方案。它接受头文件，并将其变为类似模块的东西。它甚至可以将名字注入全局命名空间（如包含头文件）并泄漏宏。

编译它，不会象直接包含头文件一样慢，但也不如导入正经模块那么快。

20.5 建议

优先使用实现提供的模块
使用模块
优先使用命名模块而非头文件单元
要使用C标准中的宏和全局名字，请导入std.compat模块
避免使用宏