独立式和宿主式实现
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C++ 标准定义了两种实现：宿主式 实现和 独立式 实现。对于宿主式 实现，C++ 标准要求的标准库头文件集比 独立式 实现大得多。在独立式 实现中，执行可能发生在没有操作系统的情况下。
实现的种类是实现定义的。宏 __STDC_HOSTED__ 对于宿主式实现预定义为 1，对于独立式实现预定义为 0。(C++11 起)
关于 多线程执行和数据竞争 的要求
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(C++11 起) |
[编辑] 关于 main 函数的要求
| 独立式 | 宿主式 |
|---|---|
| 在独立式 实现中，程序是否需要定义 main 函数是实现定义的。启动和终止是实现定义的；启动包含执行具有静态存储期的命名空间作用域对象的构造函数；终止包含执行具有静态存储期的对象的析构函数。 | 在宿主式 实现中，程序必须包含一个名为 main 的全局函数。执行程序会启动一个主执行线程，其中调用 main 函数，并且其中静态存储期的变量可能会被初始化和销毁。 |
[编辑] 关于 标准库头文件 的要求
独立式 实现具有实现定义的头文件集。此集合至少包括下表中的头文件。
对于部分独立式头文件，独立式实现只需要提供相应概要中的部分实体
- 如果一个实体被注释为 // freestanding，则保证会提供它。
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(C++26 起) |
| 库 | 组件 | 头文件 | 独立式 |
|---|---|---|---|
| 语言支持 | 通用定义 | <cstddef> | 全部 |
| C 标准库 | <cstdlib> | 部分 | |
| 实现属性 | <cfloat> <climits> (C++11 起) <limits> <version> (C++20 起) |
全部 | |
| 整数类型 | <cstdint> (C++11 起) | 全部 | |
| 动态内存管理 | <new> | 全部 | |
| 类型识别 | <typeinfo> | 全部 | |
| 源位置 | <source_location> (C++20 起) | 全部 | |
| 异常处理 | <exception> | 全部 | |
| 初始化列表 | <initializer_list> (C++11 起) | 全部 | |
| 比较 | <compare> (C++20 起) | 全部 | |
| 协程支持 | <coroutine> (C++20 起) | 全部 | |
| 其他运行时支持 | <cstdarg> | 全部 | |
| 调试支持 | <debugging> (C++26 起) | 全部 | |
| 概念 | <concepts> (C++20 起) | 全部 | |
| 诊断 | 错误编号 | <cerrno> (C++26 起) | 部分 |
| 系统错误支持 | <system_error> (C++26 起) | 部分 | |
| 内存管理 | 内存 | <memory> (C++23 起) | 部分 |
| 元编程 | 类型特征 | <type_traits> (C++11 起) | 全部 |
| 编译时有理算术 | <ratio> (C++23 起) | 全部 | |
| 通用工具 | 实用工具组件 | <utility> (C++23 起) | 全部 |
| 元组 | <tuple> (C++23 起) | 全部 | |
| 函数对象 | <functional> (C++20 起) | 部分 | |
| 原始数值转换 | <charconv> (C++26 起) | 部分 | |
| 位操作 | <bit> (C++20 起) | 全部 | |
| 字符串 | 字符串类 | <string> (C++26 起) | 部分 |
| 空终止 序列工具 |
<cstring> (C++26 起) <cwchar> (C++26 起) |
部分 | |
| 迭代器 | <iterator> (C++23 起) | 部分 | |
| 范围 | <ranges> (C++23 起) | 部分 | |
| 数值 | 数学函数 针对浮点类型 |
<cmath> (C++26 起) | 部分 |
| 并发支持 | 原子操作 | <atomic> (C++11 起) | 全部[1] |
| 已弃用的头文件 | <ciso646> (C++20 前) <cstdalign> (C++11 起)(C++20 前) <cstdbool> (C++11 起)(C++20 前) |
全部 | |
- ↑ 在独立式实现中，对始终无锁的整型原子类型的支持以及类型别名 std::atomic_signed_lock_free 和 std::atomic_unsigned_lock_free 的存在是实现定义的。(C++20 起)
[编辑] 注解
一些编译器供应商可能不完全支持独立式实现。例如，GCC libstdc++ 在 13 版本之前存在实现和构建问题，而 LLVM libcxx 和 MSVC STL 不支持独立式。
在 C++23 中，许多功能通过部分头文件变为独立式。但是，在 WG21 中仍在讨论未来标准中是否会使某些头文件变为独立式。无论如何，由于对异常和堆的依赖，像 vector、list、deque 和 map 这样的容器永远不会是独立式的。
GCC 13 为独立式提供了更多头文件，例如 <optional>、<span>、<array> 和 <bitset>，尽管这些头文件可能不具有可移植性或提供与宿主式实现相同的功能。即使工具链提供了它们，最好还是避免在独立式环境中使用它们。
[编辑] 引用
- C++23 标准 (ISO/IEC 14882:2024)
- 4.1 实现一致性 [intro.compliance] (p: 10)
- 6.9.2 多线程执行和数据竞争 [intro.multithread] (p: 84)
- 6.9.3.1 main 函数 [basic.start.main] (p: 89)
- 16.4.2.5 独立式实现 [compliance] (p: 483)
- C++20 标准 (ISO/IEC 14882:2020)
- 4.1 实现一致性 [intro.compliance] (p: 7)
- 6.9.2 多线程执行和数据竞争 [intro.multithread] (p: 77)
- 6.9.3.1 main 函数 [basic.start.main] (p: 82)
- 16.5.1.3 独立式实现 [compliance] (p: 470)
- C++17 标准 (ISO/IEC 14882:2017)
- 4.1 实现一致性 [intro.compliance] (p: 5)
- 4.7 多线程执行和数据竞争 [intro.multithread] (p: 15)
- 6.6.1 main 函数 [basic.start.main] (p: 66)
- 20.5.1.3 独立式实现 [compliance] (p: 458)
- C++14 标准 (ISO/IEC 14882:2014)
- 1.4 实现一致性 [intro.compliance] (p: 5)
- 1.10 多线程执行和数据竞争 [intro.multithread] (p: 11)
- 3.6.1 Main 函数 [basic.start.main] (p: 62)
- 17.6.1.3 独立式实现 [compliance] (p: 441)
- C++11 标准 (ISO/IEC 14882:2011)
- 1.4 实现一致性 [intro.compliance] (p: 5)
- 1.10 多线程执行和数据竞争 [intro.multithread] (p: 11)
- 3.6.1 Main 函数 [basic.start.main] (p: 58)
- 17.6.1.3 独立式实现 [compliance] (p: 408)
- C++03 标准 (ISO/IEC 14882:2003)
- 1.4 实现一致性 [intro.compliance] (p: 3)
- 3.6.1 Main 函数 [basic.start.main] (p: 43)
- 17.4.1.3 独立式实现 [lib.compliance] (p: 326)
[编辑] 缺陷报告
以下行为变更缺陷报告被追溯应用于先前发布的 C++ 标准。
| DR | 应用于 | 发布时的行为 | 正确的行为 |
|---|---|---|---|
| CWG 1938 | C++98 | 实现不需要 记录它是否是宿主式 |
使实现种类成为实现定义的 （因此需要文档） |
| LWG 3653 (P1642R11) |
C++20 | <coroutine> 是独立式的，但是 使用 std::hash，它不是 |
使 <functional> 成为 部分独立式 |
[编辑] 参见
| C 文档 关于 一致性
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