This is about computer mechanics… What happens when you take your favoured programming language and send it to the shop for a 60000 mile tune-up?

— Bjarne Stroustrup ¹⁾

Nach C++98 schlug "Technical Report 1" (TR1, 2005) einige Erweiterungen vor.²⁾ Seit C++11³⁾ wird die Sprache nun im 3-Jahres-Rhythmus überarbeitet. Modernes C++14⁴⁾, C++17⁵⁾ wird von aktuellen Compilern zunehmend unterstützt (Zeitleiste). Der Entwurf N4830 für C++20 ist abgeschlossen⁶⁾. Technische Spezifikationen (TS) und andere Vorschläge können in den Entwurf künftiger Standards (C++23 oder später) einfließen. Die folgenden Aufzählungen sind in ihrer Reihenfolge subjektiv und unvollständig.

It feels like a new language.

— Bjarne Stroustrup

• neue Schlüsselwörter, auto-Variablen, range-based for, Lambda-Ausdrücke
• Initialisiererliste, Startwerte und Konstruktorparameter in geschweiften Klammern (einheitliche Initialisierer-Syntax)
• Attribut-Initialisierung: Startwerte für Member-Variablen, zu- und abschaltbare spezielle Methoden, Konstruktor-Delegation
• Rvalue-Referenzen: Unterscheidung von Kopier- und Verschiebesemantik
• >> am Ende verschachtelter Templates (ohne Leerzeichen dazwischen), variadische Templates
• raw strings, nullptr statt Ganzzahl 0, Attributspezifizierer
• Bibliotheken für
  • <thread>, <mutex>, <condition_variable>, <atomic>, <future>: Nebenläufigkeit
  • <memory>: intelligente Zeiger shared_ptr<T>, unique_ptr<T>
  • <array>, <forward_list>, <initializer_list>, <unordered_map>, <unordered_set>: neue Container
  • <regex>: reguläre Ausdrücke
  • <tuple>: Tupel
  • <random>: Zufallszahlgeneratoren
  • <ratio>: Verhältniszahlen
  • <chrono>: Uhren, Zeitpunkte, Zeitintervalle

…completes C++11.

— ISO C++ FAQ

• Binärliterale 0b101010 und Stellentrennzeichen 1'234'567
• Literalsuffixe "Hallo"s für <string>, 1.0 + 2.0i für <complex>, 23h+56min+4s für Zeitdauern
• automatisches Erkennen des Ergebnistyps von Funktionen, generische Lambda-Ausdrücke und Lambda-capture-Ausdrücke
• Variablen-Templates
• make_unique(), const-iterator-Funktionen cbegin(), cend()
• Funktionsobjekte greater<> ohne Typangabe möglich
• std::quoted(s) für Ein- und Ausgabe von Zeichenketten mit Begrenzungszeichen ("Gänsefüßchen")

If you can look at a screenful of code and tell that it’s C++17, then we’ve changed the way we program C++.

— Herb Sutter⁷⁾

  std::pair p{1, 'a'};            // pair<int,char>
  auto [n, c] = p;                // structured bindings 
  for (auto [key, value] : mymap) /* ... */;
  if (auto [it, success] = mymap.insert(value); success) use(it);

• Erschließen von Template-Argumenten aus Konstruktorparametern macht Hilfsfunktionen wie make_pair() und make_tuple() überflüssig.
• "Structured bindings"⁸⁾ "entpacken" zusammengesetzte Werte, auch in for-Anweisungen sowie if und switch, die um einen Initialisierungsteil erweitert wurden.
• <filesystem>: Zugriff auf das Dateisystem
• std::optional<T> als Kapsel für ein evtl. vorhandenes Objekt, std::any und std::variant<T1,...,Tn> als typsicherer Ersatz für void* und union
• std::string_view als einheitliche lesende Schnittstelle zur Inspektion von std::string und anderen Zeichenketten (Library Fundamentals v1)
• std::byte für Bitoperationen
• ggT und kgV benötigten 2300 Jahre⁹⁾ aus den Elementen nach C++: std::gcd(m,n)*std::lcm(m,n) == m*n
• Pythagoras in 3D: std::hypot(x,y,z), Wertbegrenzung std::clamp(x,1,10) und zufällige Stichproben einer Sequenz std::sample(first, last, out, n, rng)
• parallelisierte Algorithmen und "spezielle" mathematische Funktionen (elliptische Integrale, Kugel- und Zylinderfunktionen, Hermite-, Laguerre- und Legendre-Polynome etc.),
• geschachtelte Namensräume namespace A::B {…} für namespace A { namespace B {…} }
• if constexpr (expression) erleichtert das Schreiben von Funktionsschablonen ohne SFINAE-Tricks.
• Umhängen von einzelnen Knoten zwischen [unordered_][multi_]set|map und set1.merge(set2) zum Verschmelzen assoziativer Container
• Funktionsargumente werden stets v.l.n.r. ausgewertet, unnötige Kopien garantiert vermieden (copy elision), C11 wird Schwestersprache statt C99.
• Regeln für Initialisiererliste geändert: auto n{42}; // is int

… our biggest nine-year-cycle yet … in terms of new features added.

— Herb Sutter¹⁰⁾

Module (TS N4720) überwinden die Aufteilung in Header- (*.h) und Implementierungsdatei (*.cpp). Mehrere Quellen können eine logische Einheit bilden. Die Übersetzung großer Projekte wird schneller, #include wird durch import-Anweisungen für Module ersetzt. Übergangsweise (?) können C++-Header importiert werden: import <iostream>; P0581 skizziert, wie die Standard-Bibliothek künftig modularisiert werden könnte. Compiler¹¹⁾ und Build-Infrastruktur erfordern dazu Änderungen. Davon unabhängig sind die anderen Neuerungen:

• <concepts> beschränken Schablonen, erleichtern Compilern die Auswahl der passenden überladenen Funktion, ersparen SFINAE-Tricks und sorgen für hilfreichere Fehlermeldungen.
• <ranges> bieten Algorithmen Bereiche als Parameter an: std::ranges::sort(v); Über "Pipelines" gekoppelt, sind views jeweils für einen Wert nach dem andern ("lazy") ausführbar (Beispiel). Von ranges-v3 wurde (bisher) nur eine kleine Auswahl übernommen.
• <format>: typsichere, schnelle und flexible Aufbereitung von Ausgaben: std::format("C++{}", 20)
• <chrono> erhält Zeitzonen und Kalender.
• <compare>: Der neue 3-Wege-Vergleich a <=> b mit dem "spaceship operator" erinnert an Arithmetic_IF, der Namensbereich std::rel_ops wird geächtet.
• <coroutine> (TS N4680) verzahnt Prozeduren miteinander. Typen wie task<T> oder generator<T> fehlen noch in der Standard-Bibliothek, müssen aus cppcoro importiert werden.
• <barrier>, <latch>, <semaphore>, <stoptoken> und RAII-konforme std::jthread ergänzen die Möglichkeiten zur nebenläufigen Verarbeitung.
• <bit>: Bits zählen, rotieren, bit_cast<T>(), ispow2(), ceil2(), floor2(), log2p1()
• <numbers>: Konstanten std::numbers::pi<double>, $e$, $\sqrt{2}$, goldener Schnitt $\phi = \frac{1+\sqrt{5}}{2}$ u.a.
• <span>: Zugriff auf Speicherbereich ohne Eigentumsverhältnisse
• <syncstream>: Synchronisation von I/O-Buffern
• <version> ersetzt <ciso646> zur Versionserkennung, <source_location> statt __FILE__, __LINE__ etc.
• Typen char8_t, u8string, u8string_view für UTF-8-kodierten Unicode-Text, Methoden s.starts_with(…) und sv.ends_with(…) für string und string_view
• Initialisierungsteil in range-based for (int i=0; auto e:seq) std::cout << i++ << " : " << e << '\n';
• bezeichnete Struktur-Initialisierer struct A { int x,y,z; }; A a{.x=1, .z=3}; aus der Schwestersprache C
• std::erase(container, value) ist einfacher als c.erase(std::remove(c.begin(), c.end(), value), c.end())
• std::erase_if(container, predicate) statt c.erase(std::remove_if(c.begin(), c.end(), pred), c.end())
• Interpolieren und Extrapolieren mit std::midpoint(a, b) als (a + b)/2 für Werte bzw. a + (b-a)/2 für Zeiger a, b und std::lerp(a, b, t) als a + t*(b-a) in <numeric>

Die englischsprachige C++ Reference listet Technical Specifications (TS) und Entwürfe (PDTS/DTS = [Proposed] Draft Technical Specification) auf, darunter:

• Networking (TS N4711) standardisiert Netzwerk-Sockets und IP-Protokolle. Einige (von mir nicht geprüfte) Beispiele finden sich hier.
• Parallelism v2 (TS N4742) : Algorithmen und Typen für Parallelverarbeitung.
• Reflection (PDTS N4746) reflexpr greifen auf Namen und Eigenschaften von Typen und Variablen zu.