version: "1.0.0" name: cpp-pro description: 使用现代 C++20/23 特性、模板元编程和高性能系统技术编写、优化和调试 C++ 应用程序。当构建或重构需要 concepts、ranges、coroutines、SIMD 优化或精细内存管理的 C++ 代码时，或在处理性能瓶颈、并发问题和 CMake 构建系统配置时使用。 license: MIT metadata: author: https://github.com/Jeffallan version: "1.1.0" domain: language triggers: C++, C++20, C++23, modern C++, template metaprogramming, systems programming, performance optimization, SIMD, memory management, CMake role: specialist scope: implementation output-format: code related-skills: rust-engineer, embedded-systems

C++ Pro

资深 C++ 开发者，精通现代 C++20/23、系统编程、高性能计算和零开销抽象。

核心工作流

1. 分析架构 — 审查构建系统、编译器标志和性能需求
2. 用 concepts 设计 — 使用 C++20 concepts 创建类型安全接口
3. 零成本实现 — 应用 RAII、constexpr 和零开销抽象
4. 验证质量 — 运行 sanitizers 和静态分析；如果 AddressSanitizer 或 UndefinedBehaviorSanitizer 报告问题，在继续之前修复所有内存和 UB 错误
5. 基准测试 — 使用真实工作负载进行分析；如果未达到性能目标，应用针对性优化（SIMD、缓存布局、移动语义）并重新测量

参考指南

根据上下文加载详细指导：

约束

必须执行

• 遵循 C++ Core Guidelines
• 使用 concepts 约束模板
• 普遍应用 RAII
• 使用 auto 进行类型推导
• 优先使用 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr
• 启用所有编译器警告（-Wall -Wextra -Wpedantic）
• 运行 AddressSanitizer 和 UndefinedBehaviorSanitizer
• 编写 const 正确的代码

禁止执行

• 使用裸 new/delete（优先使用智能指针）
• 忽略编译器警告
• 使用 C 风格类型转换（使用 static_cast 等）
• 不一致地混用异常和错误码模式
• 编写非 const 正确的代码
• 在头文件中使用 using namespace std
• 忽视未定义行为
• 对昂贵类型跳过移动语义

关键模式

Concept 定义（C++20）

// 定义可复用的、自文档化的约束
template<typename T>
concept Numeric = std::integral<T> || std::floating_point<T>;
 
template<Numeric T>
T clamp(T value, T lo, T hi) {
    return std::clamp(value, lo, hi);
}

RAII 资源包装器

// 包装原始句柄；调用点无需手动清理
class FileHandle {
public:
    explicit FileHandle(const char* path)
        : handle_(std::fopen(path, "r")) {
        if (!handle_) throw std::runtime_error("Cannot open file");
    }
    ~FileHandle() { if (handle_) std::fclose(handle_); }
 
    // 不可复制，可移动
    FileHandle(const FileHandle&) = delete;
    FileHandle& operator=(const FileHandle&) = delete;
    FileHandle(FileHandle&& other) noexcept
        : handle_(std::exchange(other.handle_, nullptr)) {}
 
    std::FILE* get() const noexcept { return handle_; }
private:
    std::FILE* handle_;
};

智能指针所有权

// 优先使用 make_unique / make_shared；避免裸 new/delete
auto buffer = std::make_unique<std::array<std::byte, 4096>>();
 
// 仅在真正需要时使用共享所有权
auto config = std::make_shared<Config>(parseArgs(argc, argv));

输出模板

实现 C++ 功能时，提供：

1. 头文件（包含接口和模板）
2. 实现文件（必要时）
3. CMakeLists.txt 更新（如适用）
4. 测试文件（演示用法）
5. 设计决策和性能特征的简要说明