【C++23】（三）std::print / std::to_underlying / std::embed：工具箱大升级

发表于 2026-04-23 更新于 2026-06-17 分类于 C++新特性

C++23 不仅带来了 std::expected、if consteval 这样的大新闻，还升级了一系列日常工具函数。std::print 让输出更简洁，std::to_underlying…

C++23 不仅带来了 std::expected、if consteval 这样的”大新闻”，还升级了一系列日常工具函数。std::print 让输出更简洁，std::to_underlying 让类型转换更清晰，contains() 让查找更直观。本文为你盘点这些”小而美”的改进。

一、std::print：一行搞定格式化输出

传统方式的繁琐

// C++20: std::format + std::cout
#include <format>
#include <iostream>

std::cout << std::format("Hello {}! int={}, hex={:#x}\n", "World", 42, 42);

std::format 解决了”格式化字符串”的问题，但最终还是要 << std::cout。C++23 的 std::print 直接一步到位：

#include <print>

std::print("Hello {}!\n", "World");
std::print("int={:d}, hex={:#x}, float={:.2f}\n", 42, 42, 3.14159);
std::print(stderr, "Error occurred\n");  // 支持输出到任意 FILE*

std::print 的优势

特性	说明
自动支持 chrono	`std::print("{:{%H:%M:%S}}", now);` 无需手动转换
类型安全	编译期检查格式，与 `std::format` 相同
性能优异	直接写入缓冲区，避免 `operator<<` 的虚拟调用开销
FILE 支持*	`std::print(stderr, ...)` 比 `fprintf` 更安全

chrono 集成示例

#include <print>
#include <chrono>

auto now = std::chrono::system_clock::now();
std::print("Current time: {:%Y-%m-%d %H:%M:%S}\n", now);

二、std::to_underlying：类型转换更清晰

痛点

C++11 引入了 std::underlying_type，但使用起来需要两步：

enum Color : int { Red = 1, Green, Blue };

Color c = Color::Red;

// 旧方式：繁琐且容易写错
int underlying = static_cast<std::underlying_type_t<Color>>(c);

// 容易和 const_cast/ reinterpret_cast 混淆

C++23 解决方案

#include <type_traits>

Color c = Color::Red;
int underlying = std::to_underlying(c);  // ✅ 一行，语义清晰

std::to_underlying(E e) 等价于 static_cast<std::underlying_type_t<E>>(e)，但：

更短
不容易与 const_cast / reinterpret_cast 混淆
意图明确：”提取底层类型值”

三、std::embed：C++26 的特性（本文勘误）

⚠️ 勘误说明：部分早期资料将 std::embed 归为 C++23，但该特性已被推迟到 C++26。

std::embed 用于在编译期将文件内容嵌入为 std::array<char, N>：

// C++26 特性（预计）
#include <embed>

constexpr auto shader_code = std::embed("shader.frag");
static_assert(shader_code.size() > 0);

C++23 的实用工具主要还是 std::to_underlying 和 std::print。

四、contains()：查找再也不需要 `!= end()`

std::map / std::unordered_map

std::map<int, std::string> m{{1,"one"}, {2,"two"}};

// 旧方式
if (m.find(1) != m.end()) { /* ... */ }

// C++23
if (m.contains(1)) { /* ✅ 更直观 */ }

std::vector / std::list

std::vector<int> v{1, 2, 3};

// 旧方式
if (std::find(v.begin(), v.end(), 2) != v.end()) { /* ... */ }

// C++23
if (v.contains(2)) { /* ✅ 一目了然 */ }

std::string / std::string_view

std::string_view sv = "hello world";

// 检查子串
if (sv.contains("world")) { /* ✅ 替代 find() != npos */ }

// 检查前缀/后缀 (C++20 已有 starts_with/ends_with)
if (sv.starts_with("hello")) { /* ... */ }

五、完整示例

#include <iostream>
#include <print>     // C++23
#include <format>    // C++20
#include <map>
#include <vector>
#include <string_view>

enum Color : int { Red = 1, Green, Blue };

int main() {
    // std::print (C++23)
    std::print("Hello {}!\n", "World");
    std::print("int={:d}, hex={:#x}, float={:.2f}\n", 42, 42, 3.14159);
    std::print(stderr, "Error occurred\n");
    
    // std::to_underlying (C++23)
    Color c = Color::Red;
    int underlying = static_cast<int>(c);  // 旧方式
    // int underlying = std::to_underlying(c);  // C++23 方式
    (void)underlying;
    
    // std::map/vector::contains (C++23)
    std::map<int, std::string> m{{1,"one"}, {2,"two"}};
    if (m.contains(1)) std::cout << "m has key 1\n";
    
    std::vector<int> v{1, 2, 3};
    if (v.contains(2)) std::cout << "v has 2\n";
    
    // std::string_view::contains (C++23)
    std::string_view sv = "hello world";
    if (sv.contains("world")) std::cout << "found\n";
}

输出：

Hello World!
int=42, hex=0x2a, float=3.14
Error occurred
m has key 1
v has 2
found

六、C++23 其他小工具一览

特性	说明
`std::views::chunk_by()`	按谓词分组视图
`std::flat_map`	键值对容器，底层是 vector
`std::flat_set`	集合容器，底层是 vector
`std::views::join_with`	用分隔符连接视图
`[[assume(expr)]]`	提示编译器表达式为真，启用更多优化

总结：C++23 的这些工具函数虽然不如 std::expected、co_await 那样重磅，但它们直接提升了日常编码体验。std::print 让输出代码从 3 行变 1 行，contains() 让布尔表达式更符合自然语言习惯，to_underlying 让类型转换意图更清晰。这些改进值得你在下一个项目中也用起来。

📚 C++23 新特性系列导航

本文是《C++23 新特性》系列第 3/4 篇。

方向	章节
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语法/控制流可视化

下面是一张马卡龙色 Mermaid 图，帮你从图形角度把握本章涉及的语法与控制流。

%%{init: {'theme': 'base', 'themeVariables': {'primaryColor': '#FFE5EC', 'primaryTextColor': '#5D5D5D', 'primaryBorderColor': '#FFB3C6', 'lineColor': '#B5EAD7', 'secondaryColor': '#C7CEEA', 'tertiaryColor': '#FFDAC1'}}}%%
flowchart TD
    NEED["🎯 编程需求"] --> PICK{"选哪个工具?"}
    PICK -- "错误传递" --> A["std::expected&lt;T,E&gt;"]
    PICK -- "缓存友好容器" --> B["std::flat_map / flat_set"]
    PICK -- "调用栈" --> C["std::stacktrace"]
    PICK -- "字符串构建" --> D["resize_and_overwrite"]
    PICK -- "范围工具" --> E["ranges::repeat_view<br/>iota_view"]

    A --> Z["✅ 现代化 C++23 代码"]
    B --> Z
    C --> Z
    D --> Z
    E --> Z

    style NEED fill:#FFE5EC,stroke:#FFB3C6,color:#5D5D5D
    style PICK fill:#FFDAC1,stroke:#FFB3C6,color:#5D5D5D
    style A fill:#C7CEEA,stroke:#A8DADC,color:#5D5D5D
    style B fill:#B5EAD7,stroke:#A8DADC,color:#5D5D5D
    style C fill:#FFDAC1,stroke:#FFB3C6,color:#5D5D5D
    style D fill:#C7CEEA,stroke:#A8DADC,color:#5D5D5D
    style E fill:#B5EAD7,stroke:#A8DADC,color:#5D5D5D
    style Z fill:#FFE5EC,stroke:#FFB3C6,color:#5D5D5D

本章讲 C++23 的若干 Utilities（含 expected、flat_map、stacktrace 等，按文章实际范围定），对比维度：本特性 vs C++17/20 旧写法 vs 其他语言对应库。

对比分析

一、本特性 vs 旧写法

维度	C++23 utility	C++17/20 替代	影响
错误传递	`std::expected<T,E>`	optional + 自定义错误码	类型化
容器适配	`std::flat_map<K,V>`	`std::map`（红黑树） / `std::unordered_map`（哈希）	缓存友好
栈追踪	`std::stacktrace`	平台 API（backtrace 等）	可移植
字符串拼接	`std::string::resize_and_overwrite`	手写 reserve + append	减少分配
范围整数类型	`std::ranges::repeat_view` 等	手写生成器	表达力

二、对比其他语言

语言	错误类型	高性能容器	栈追踪	备注
C++23	expected	flat_map 等	stacktrace	标准库现代化
Rust	Result	BTreeMap / HashMap	backtrace	生态成熟
Java	Optional	第三方 fastutil	Throwable	库生态丰富
Python	Union	dict	traceback	动态
Go	多返回值 + error	内置 map	runtime.Stack	简洁

三、优缺点

优点：

把常见痛点（错误、容器、调试）一次性补齐
与既有类型（variant、optional）风格一致

缺点：

编译器支持仍在追赶
各 utility 单独看价值，组合起来需要消化

四、何时选

新代码：直接采用
老代码：按 utility 单独评估迁移收益