8月的TIOBE編程語言編排榜已經更新,C++依然呈現增長趨勢,有望成為今年最受歡迎的編程語言。
作為一名程序員,2023年最應該關注的話題就是C++的標準更新。
C++標準遵循3年開發周期,并以發布年份命名。C++在臨發布的一年前會進入“功能凍結期(feature freeze)”,即版本開發進入半穩定狀態,不再添加重大功能及特性,著重于修復各種BUG。因此,直到2025年初,C++26都會增加新內容。
上個月,C++26時間表發布,將會在“并發和并行性方面有重大改進”。而已經推出的C++ 23版本則沿襲了C++17的傳統特征,完善了現有特性。但是,與C++ 98、C++11或C++20相比,改變略小。
為理解C++下一步的發展方向,我們將C++放進歷史大背景中討論。
C++26時間表發布,改進并發和并行性
上個月,ISO C++委員會舉行會議,正式通過C++26時間表。當時,共有近180名成員參會。ISO C++標準委員會主席兼微軟本地語言架構師Herb Sutter發文詳細介紹了有關C++26的最新進展。
C++ 26首輪會議公告(圖源:Herb Sutter)
Herb Sutter在文章中表示:并發和并行小組目前仍在按計劃推進C++26的 std::execution和SIMD并行。該版本在“并發和并行性方面有重大改進”,但是,Herb Sutter并沒有透露具體改進內容與可能的技術細節。
值得一提的是,在本次會議上,委員會采納首批共計40份變更文件,其中的變更都相當小。
C++ 26時間表(圖源:Herb Sutter)
據悉,與C++ 26相關的下兩輪會議將分別于11月及次年3月舉行,前者在美國夏威夷州科納舉行,由WorldQuant和Standard C++ Foundation主辦;后者在日本東京舉行,由Woven by Toyota主辦。
C++23標準
7月,C++23已完成更新,并進入了最終投票階段。
C++23是由國際標準化組織(ISO)和國際電信聯盟(ITU)頒布的編程語言C++標準。它最初于2017年6月正式發布,是2001年的ISO/IEC 14882:2001(C++11)的下一個迭代。
C++23完整地實現了C++的表達力,并使其對計算機科學和軟件工程更有用。
它的主要特性包括:模板參數捕獲、可變參數模板等。同時,它還引入了一些新的核心語言特性,如,UTF-8字符串字面量、更多的類型別名和using聲明等。
此外,C++23還引入了一些新特性,如,簡化的工作線程支持、原子操作、普通指針改進、區域性和字符編碼以及可以按程度進行編輯的新字符串操作。
最值得一提的是,C++23中引入了this推導,使C++輕松實現復雜技術。你可以直接使用import std導入標準庫,或者在std::print和std::println中應用C++20的格式字符串。
此外,在C++23中,開發者將獲得扁平化關聯容器。這些容器平衡了時間和空間復雜度。std::flap_map可取代std::map,而std::optional的接口將擴展為單子接口。
從C++98到C++20
那么,C++標準經歷了哪些歷史變革呢?
C++98
20世紀80年代末,Bjarne Stroustrup和Margaret A. Ellis撰寫了著名的《注釋C++參考手冊》(簡稱ARM)。
當時,ARM根據獨立的C++實現定義了C++的功能;并且,ARM為第一個C++標準——C++98(ISO/IEC 14882)奠定了基礎。
值得一提的是,C++98包括:模板、包含容器和算法的標準模板庫(STL)、字符串和IO流。
C++03
在C++ 03(14882:2003)中,修正了一些微小的技術,但在社區中仍被稱為傳統C++。
TR1
2005年,令人興奮的事發生了。Technical Report 1(簡稱TR1)推出,是由C++標準化委員會成員建立的boost項目,推動現代C++向前邁出一大步,也為后續C++11的出現奠定了基礎。
具體來講,TR1有13個庫。這些庫也成為了下個C++版本的一部分,分別對應到正則表達式庫、隨機數庫、智能指針(如,std::shared_ptr)和哈希表。
C++11
C++11被稱為現代C++,它的許多特性從根本上改變了C++的編程方式。例如,C++11引入了TR1組件,還有移動語義、完美轉發、可變模板或constexpr等特性。
但是,這些并不是全部。隨著C++11的到來,我們還獲得了內存模型作為基礎的線程模型以及線程API。
C++14
C++14是一個小型C++標準,引入了讀寫鎖、泛化lambda和泛化constexpr函數。
實際上,C++14相對之前的11并沒有太大改動,或者說更像C++11標準基礎上的查漏補缺。C++14之后,還有17、20、23,所以,C++14更像個過渡版本。
C++17
C++ 17有兩個突出的特性:并行的STL和標準化的文件系統。大約80個STL算法可使用執行策略執行。
這意味著,調用std::sort可以在C++中實現對容器vec并行排序的提示。此外,你還可以按順序進行指定排序或向量化。
就像C++11一樣,boost對C++17也產生了重大的影響,從boost中獲得了文件系統以及3種新的數據類型:std::optional、std::variant和std::any。
C++20
C++ 20的革新從根本上改變了編寫C++的方式,程度不亞于C++11,特別是以下四個重要特性:Ranges(范圍庫),Coroutines(協程),Concepts(概念)以及 Modules(模塊)。
·新的Ranges庫能夠直接在容器上表達算法、使用管道符組合算法,并將它們應用于無限數據流。
·Coroutines使異步編程在C++中成為主流。Coroutines是協作任務、事件循環、無限數據流或管道的基礎。
·Concepts將改變我們對模板的思考和編程方式,是有效模板參數的語義類別。Concepts讓你能夠直接在類型系統中表達你的意圖。如果出了什么問題,你會收到簡潔的錯誤信息。
·Modules將克服頭文件的限制,也帶來了諸多好處。例如,不再需要預處理器。最終,我們還將擁有更快的構建時間和更簡單的包構建方式。
C++的下一步,神奇遞歸模板模式
C++的設計模式大致可分為三類:創建型模式、結構型模式和行為型模式。
而神奇遞歸模板模式(CRTP)也是C++的設計模式,精巧地結合了繼承和模板編程技術,可用來為C++的class提供額外的功能、實現靜態、多態等。
總之,CRTP實現了靜態多態,將會成為接下來C++的重要設計模式。
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原文標題:從C++98到C++26,經歷了什么?
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