现代C++的文艺复兴

Posted 2022-04-27 特立独行的猫a

广播分享下2022全球C++及系统软件技术大会盛会，不知道的可以提前关注下。

鉴于上海疫情发展，全球C++及系统软件技术大会预计推迟至2022年5月20-21日举办。

2022全球C++及系统软件技术大会 | 官方网站

本文是全球 C++ 及系统软件技术大会联合主席李建忠老师为C++之父最新出版的《现代C++白皮书》中文版撰写的序言。

C++ 作为一门博大精深的语言，其发展演化历程也堪称波澜壮阔。由于教育的原因，很多人对 C++ 还停留在 C++98 之前的版本。殊不知 C++ 在经历从 2006 年之后至今的 15 年“激流勇进式的发展”，在很多人眼里已经近乎变为一个全新的语言。这 15 年间，国际 C++ 标准委员会发布的 4 个版本：C++11/14/17/20 也被统称为“现代 C++”。因为这一时期对 C++ 发展的里程碑作用，我将其称为“现代 C++ 的文艺复兴”。

本书来自于 C++ 之父 Bjarne Stroustrup 为 ACM 国际计算机协会的编程语言历史分会（HOPL）2021 年会撰写的论文。我是在 2020 年全球 C++ 及系统软件技术大会 （Cpp-Summit）前和 Bjarne 沟通大会主题演讲时，听他几次提及本文，捧读后遂一发不可收拾。我当时即判断这个长篇论文显然将是现代 C++ 发展历史上无可替代的、最重要的文献。鉴于其重要性，我迫不及待地想将其引入中国 C++ 社区， 我将这一愿望表达给了 Bjarne。Bjarne 非常慷慨、也非常欣喜地授权我来组织本书的中文翻译工作，并由全球 C++ 及系统软件技术大会以公益的方式在中国 C++ 社区中发行。

本书对现代 C++ 从 2006 年到 2020 年间的发展做了百科全书式的回顾。它并不是典型意义上的教科书，虽然它鞭辟入里地解释了现代 C++ 语言几乎所有的重要特性和功能。更难能可贵的是 Bjarne 花了很多笔墨来交代很多重要特性和功能的来龙去脉，它们的缘起、演化过程中的各种提案、最后的决策考量等——这些看后都让人大呼过瘾，有“知其然、知其所以然”之痛快。

在所有编程语言里，C++ 最为独特、同时也争议极大。一方面，作为一门强大而古老的编程语言，C++ 是当今人类信息基础设施的主要构建者，从航空航天到生物信息，从电信设施到微电子，从互联网基础设施到人工智能，从汽车地铁到万物互联，很难想象离开 C++ 编写的软件这些领域会怎样？在全球 IT 科技巨头中， Google、微软、腾讯等，C++ 也都是当之无愧的首要编程语言。但另一方面，每过一段时间都会有新语言出来号称挑战 C++，引发部分人担心 C++ 的地位会不会被新语言所威胁？特别在对现代 C++ 发展不了解的人眼里，甚至由此产生对 C++ 莫名的危机感。这个问题也经常在 C++ 技术大会上被问起。

Bjarne 对这个问题在书中有着很清晰的回答：C++ 在其近 40 年的发展中取得成功的根本原因是，它填补了编程领域一个重要的“生态位”：需要有效使用硬件和管理高复杂性的应用程序。C++ 的核心精神“直接映射硬件”和“零开销抽象”正是对这一“生态位”恰如其分的支撑。换言之，如果不那么在乎性能开销，那么 C++ 并不是最好的语言选择（Java、Go、Python 等正是填补了这些领域）；或者软件规模不大、无需很多抽象手段来管理软件的复杂度，那么 C 语言就足够。但如果性能是软件的关键指标，同时又有越来越大的复杂度，那么 C++ 几乎是独一无二的选择。我们看到 C++ 这些年来的发展，都是紧扣 40 年前 Bjarne 为 C++ 设定的“生态位”与“核心精神”而开展的。只有深刻理解这一点，才能从根本上抓住 C++ 的发展脉络。

全书展示了 Bjarne 带领 C++ 标准委员会对现代 C++ 发展冷静、睿智、而又执着的判断和决策。比如在面向对象大行其道的年代，Bjarne 就冷静地指出“一切皆对象”是一种错误的偏执。面向对象不是 C++ 的所有，而仅仅是其支持的多种编程范式（面向过程、面向对象、泛型编程、函数式编程）中的一种。在很多场合，其他的编程范式要比面向对象更合适。再比如 Bjarne 早在 1994 年就提出需要为泛型编程提供规范化接口这一重要设施：即后来被称为概念（concept）的语言机制。但因为各种原因，概念自 2003 年提出后，遇到各种曲折的协商、争论、实现障碍等诸多羁绊，最终在 Bjarne 呕心沥血的推动下，才正式纳入 C++20 的正式标准。

本书另外一个难能可贵的地方是 Bjarne 对于 C++ 语言发展过程中一些缺失之处也有非常深刻的反思。比如对于标准委员会过于关注语言和库的设计，而忽略“动态链接、构建系统和静态分析等工具设施”，Bjarne 也直言是一大错误。再比如，对于很多专家的各种奇思妙想，Bjarne 甚至在 2018 年写了一篇文章《记住瓦萨号！》来提醒标准委员会，追求大而全的新奇功能，而忽略稳定性对 C++ 是非常危险的，后来为此领导标准委员会“方向组”提出《C++ 程序员的“权利法案”》。Bjarne 还谈到 2006 年是 C++ 发展的最低谷，那时候本来打算推出的 C++0x 标准由于委员会的决策机制和实现问题而变得遥遥无期。另一方面单核处理器的性能停止提高（Herb Sutter 有著名的文章：“The Free Lunch Is Over”），这种环境对C++ 语言的期待其实很高，但 C++ 那时候的发展缓慢，将很多本来是 C++ 的机会拱手让位给了很多其他商业语言。

很多人对于主导 C++ 语言的幕后力量其实不甚了解，Bjarne 在本书中也花费笔墨解释了国际 C++ 标准委员会的机制。这方面，我和 Bjarne 本人也有过几次交流。如果盘点很多编程语言背后的主导力量，大致分以下几类：第一类是公司主导的语言，例如 Go、Swift、C# 等。Bjarne 曾经谈过在 C++ 发展的历史上，有好几家巨头希望说服他加入并将 C++ 纳入公司范畴，但 Bjarne 都清醒地婉拒了。我问为什么？Bjarne 谈到这类语言由于有商业力量把持，有大笔资金投入，所以在一段时间发展看起来非常快，配套支持也非常好。但由于被公司把持，只能为公司的平台战略服务，一旦公司平台战略转向，那么这类语言也会快速衰落。回望编程语言的发展历史，不得不佩服 Bjarne 在这个问题上的睿智和长远眼光。第二类是个人英雄主义+社区主导的语言，比如 Python、php 等，这类语言在社区上有非常旺盛的生命力，但 Bjarne 对这种野蛮生长的方式也有着天然的警觉，从长远来看，他担心这种“一盘散沙”的方式会让一个语言错失方向和一些重大功能。Bjarne 早在 1989 年就为 C++ 语言选择了第三种方式，即“基于共识建立的国际标准委员会”，这种机制使得要将一个特性纳入标准，首先要说服绝大多数的人同意。“共识流程”固然使得 C++ 标委会的决策速度缓慢，但它带来的是 C++ 语言惠及所有人的、长期的繁荣和稳定。我个人认为，这种决策机制，也是使得 C++ 在所有编程语言中显得非常独特的一个幕后原因。

最后我要特别谈谈本书的作者，广受尊敬的 C++ 之父 Bjarne Stroustrup。我和Bjarne 相识于 2005 年，那是我们第一次邀请他来上海举办首届 C++ 技术大会并发表主旨演讲。在相识相交的 16 年间，Bjarne 对待技术问题时的睿智和犀利、与人相处时的平易近人，都给我留下极其深刻的印象。如果对比其他编程语言的发明者，你会发现 Bjarne 也是一个独特的存在。

1979 年，在贝尔实验室发明 C++ 时， Bjarne 当时年仅 29 岁，正可谓风华正茂。后来当各路编程语言天才被各大公司重金招至麾下，Bjarne 选择放弃各种公司诱惑，力排众议将 C++ 纳入 ISO 国际标准，成立标准委员会，为 C++ 的百年发展大计殚精竭虑。在 C++ 语言发展的每一个关键节点，从 C++98、C++11、C++14、C++17，一直到今天的 C++20，Bjarne 既亲力亲为、勇于开拓，也广开言路、从谏如流，在一些重大问题上发挥他无与伦比的影响力和智慧。Bjarne 本人对 C++ 在中国的发展也非常热心，接受我的邀请长期担任全球 C++ 及系统软件技术大会的联合主席，不辞辛劳地为中国 C++ 社区播撒他的智慧，关心现代 C++ 在中国的教育，其情殷殷，其心切切。他对本书中文版的发布也非常关心。

本书中文版的发布也要感谢由吴咏炜、杨文波、张云潮等组成的翻译团队（译序中一一列出了他们的名字），他们都是来自中国 C++ 社区的热心贡献者。当然，最要感谢的还是作者本人Bjarne Stroustrup，他不仅是C++的发明者，也是现代C++ 文艺复兴的缔造者。希望本书的智慧能够引领我们一起前进！ 

李建忠 

全球 C++ 及系统软件技术大会联合主席 

2021 年 10 月 于上海浦东

原文链接：

现代C++的文艺复兴