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40年后C++為何仍然當(dāng)今使用最廣泛的編程語(yǔ)言之一?

Linux愛(ài)好者 ? 來(lái)源:Linux愛(ài)好者 ? 作者:Linux愛(ài)好者 ? 2021-02-15 11:18 ? 次閱讀

強(qiáng)大、靈活、復(fù)雜:C++ 的起源可以追溯到 40 年前,但它仍然是當(dāng)今使用最廣泛的編程語(yǔ)言之一。為了找出原因,TechRepublic 采訪了 C++ 之父 Bjarne Stroustrup。

C++ 的起源可以追溯到 1979 年,那時(shí)編程語(yǔ)言的創(chuàng)造者 Bjarne Stroustrup 第一次開(kāi)始研究 C++ 這門語(yǔ)言,當(dāng)時(shí)被稱為“帶類的 C”(C with Classes)。該語(yǔ)言的設(shè)計(jì)初衷是作為對(duì) C 編程語(yǔ)言的改進(jìn),添加了一些基于面向?qū)ο缶幊痰墓δ堋?/p>

Stroustrup 告訴 TechRepublic 說(shuō):“C++ 的成功顯然令人吃驚。我認(rèn)為 C++ 的成功在于其最初的設(shè)計(jì)目標(biāo):高效地使用硬件,再加上強(qiáng)大的抽象機(jī)制,并在實(shí)際使用反饋的基礎(chǔ)上謹(jǐn)慎地改進(jìn)”。如今,它已經(jīng)成為最受開(kāi)發(fā)人員歡迎的語(yǔ)言之一,支撐著世界各地的系統(tǒng)和服務(wù)。

Stroustrup 解釋道:“我想建立一個(gè)多計(jì)算機(jī)系統(tǒng),它有一個(gè)通信系統(tǒng),既可以是共享內(nèi)存,也可以是網(wǎng)絡(luò)。”

“我的重點(diǎn)是軟件。我需要編寫(xiě)接近硬件的低級(jí)代碼,例如內(nèi)存管理器、進(jìn)程調(diào)度器和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序來(lái)分離軟件組件,以便它們能夠在通信方式定義明確的不同計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。”

在那時(shí),還沒(méi)有一種語(yǔ)言能夠勝任這項(xiàng)任務(wù),因此 Stroustrup 致力于構(gòu)建一種語(yǔ)言來(lái)勝任這項(xiàng)任務(wù)。他這樣描述這種語(yǔ)言:“帶類的 C 應(yīng)該結(jié)合了 C 接近硬件工作的能力和類似 Simula 的抽象和代碼組織能力?!?/p>

從相當(dāng)早的時(shí)候起,Stroustrup 就認(rèn)識(shí)到,他不能在控制語(yǔ)言方面實(shí)行“專制”。盡管早期 C++ 的工作僅僅涉及到他和貝爾實(shí)驗(yàn)室(Bell Labs)的幾個(gè)同事,但當(dāng) C++ 語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)化的努力開(kāi)始時(shí),這方面的工作才迅速增加到幾十人。

如今,C++ 的標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)中有大約 400 名成員,以及關(guān)注并試圖影響該語(yǔ)言發(fā)展方向的廣大用戶社區(qū)。

那么,在面對(duì)滿懷熱忱的人們時(shí),該如何使編程語(yǔ)言保持連貫性呢?“這是一個(gè)機(jī)遇,也是一個(gè)巨大的問(wèn)題,”Stroustrup 說(shuō)。

“最困難的部分是確定重要內(nèi)容并保持連貫性。一旦你知道自己想要什么,最終,你就會(huì)發(fā)現(xiàn)一種很好的技術(shù)方法來(lái)達(dá)到目的?!?/p>

記住 Vasa

1998 年,C++ 正式實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化,并成為可靠的主力軍。至此,C++ 已成為世界上最常用的編程語(yǔ)言之一,并且一直保持到今天。

Stroustrup 說(shuō),正是 13 年后 C++11 的到來(lái),這才為該語(yǔ)言未來(lái)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。他說(shuō):“C++11 使 C++ 感覺(jué)像是一種全新的語(yǔ)言?!?/p>

“對(duì)并發(fā)類型的安全支持是必不可少的。C++11 提供了一個(gè)密集的網(wǎng)絡(luò),其中包含相互支持的功能,如用于編譯時(shí)計(jì)算的(常量表達(dá)式)函數(shù)、lambdas、自動(dòng)類型推導(dǎo)以及可變模板。”

盡管 C++11 引入了一些新的特性和功能,使得該語(yǔ)言變得更簡(jiǎn)單,更快速,更具表現(xiàn)力,但這種語(yǔ)言仍然以難以掌握而著稱,Stroustrup 也承認(rèn)了這一點(diǎn)。

Stroustrup 說(shuō):“C++ 確實(shí)很復(fù)雜,要想學(xué)好用好它,需要付出很多努力。不幸的是,人們不只是想要簡(jiǎn)單,他們還想要某種不可能的東西:一種更簡(jiǎn)單的語(yǔ)言,擁有更多的特性,并且還不會(huì)破壞他們現(xiàn)有的代碼。”

Stroustrup 對(duì)這個(gè)“三難問(wèn)題”的回應(yīng),正如他所說(shuō)的那樣,就是增加一些特性,“讓簡(jiǎn)單的事情變得簡(jiǎn)單”,舉例來(lái)說(shuō),通過(guò)對(duì)常見(jiàn)的用例進(jìn)行泛化或直接支持——同時(shí)還要保持兼容性和穩(wěn)定性。

對(duì)于像 C++ 這樣的“龐然大物”,或者任何主流編程語(yǔ)言來(lái)說(shuō),這件事說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難。Stroustrup 解釋說(shuō),在決定采用哪種新特性還是省去哪種特性方面,達(dá)成共識(shí)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn),需要大量的努力、討論、時(shí)間和耐心。

即便如此,也并不是所有的優(yōu)秀特性都能被接受。他解釋說(shuō):“你必須試著只加入那些真正能幫助人們的東西,然后再加入一些這樣的東西——因?yàn)槿绻覀兘邮苣切┠軌驇椭藗兊奶匦?,語(yǔ)言就會(huì)不堪其重而傾覆?!?/p>

Stroustrup 指的是 Vasa,這是 17 世紀(jì)瑞典的一艘大型戰(zhàn)艦,由于設(shè)計(jì)不佳,在處女航時(shí)就在斯德哥爾摩港沉沒(méi)了。

他說(shuō):“在國(guó)王——最高管理者的堅(jiān)持下,這艘戰(zhàn)艦滿載漂亮的雕塑和大炮,這與技術(shù)人員的專業(yè)判斷相悖,造成這艘戰(zhàn)艦頭重腳輕,結(jié)果被一陣風(fēng)給掀翻了。”

“我反復(fù)談?wù)摬⒆珜?xiě)關(guān)于 Vasa 的文章,來(lái)提醒和警告那些渴望通過(guò)添加特性來(lái)改進(jìn) C++ 的人:記住 Vasa!因此到目前為止,C++ 還沒(méi)有‘傾覆’。”

這么多年來(lái),是什么秘密使 C++ 保持活力?“從小處著手,闡明基本原則,明確長(zhǎng)期目標(biāo),并根據(jù)現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)際使用的反饋進(jìn)行開(kāi)發(fā)?!?/p>

事實(shí)上,C++ 在誕生 35 年后,依然保持著強(qiáng)大的生命力。今天的 C++ 遠(yuǎn)比早期的 C++ 更強(qiáng)大,更具表現(xiàn)力。但即使在今天,最初的設(shè)計(jì)依然可見(jiàn)。

Stroustrup 說(shuō):“40 年前編寫(xiě)的一些簡(jiǎn)單的程序,到今天還可以運(yùn)行?!?/p>

“對(duì)必須工作幾十年的語(yǔ)言來(lái)說(shuō),穩(wěn)定性是一種重要的特征。實(shí)際上,許多早期的想法只有在 C++20 中才能實(shí)現(xiàn)。我從一開(kāi)始就知道,我不可能構(gòu)建理想的語(yǔ)言,因此我必須以漸進(jìn)式發(fā)展為目標(biāo):改進(jìn)。說(shuō)真的,我并不相信完美語(yǔ)言的想法:要怎樣就算是完美呢?對(duì)誰(shuí)來(lái)說(shuō)(是完美的)?”

他補(bǔ)充說(shuō):“為了應(yīng)對(duì)不斷變化的世界的挑戰(zhàn),融入新思想,改進(jìn)是必須的?!?/p>

實(shí)踐中的 C++

截至 2020 年 9 月,C++ 是全球第四大流行的編程語(yǔ)言,僅次于 C、JavaPython,而且根據(jù)最新TIOBE 索引來(lái)看,它也是增長(zhǎng)最快的語(yǔ)言。

作為一種通用的編程語(yǔ)言,C++ 以其強(qiáng)大的功能和靈活性而受到開(kāi)發(fā)人員的青睞,這使得它成為操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、搜索引擎(包括 Google 的)、游戲、企業(yè)應(yīng)用等的理想選擇。

Stroustrup 總結(jié)道:“如果你有一個(gè)問(wèn)題需要高效地利用硬件,同時(shí)還需要處理高度復(fù)雜性,那么 C++ 顯然是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。如果你沒(méi)有這兩種需求的話,那么低級(jí)高效的語(yǔ)言或者高級(jí)但不高效的語(yǔ)言都是可以的?!?/p>

然而,即使 C++ 廣泛流行,Stroustrup 也指出,要想準(zhǔn)確地確定 C++ 確切的用途和用處,是非常困難的。

“對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題的答案,估計(jì)是‘無(wú)處不在’,”他說(shuō)。

“在任何大型系統(tǒng)中,你通常會(huì)在低級(jí)和性能關(guān)鍵部分發(fā)現(xiàn) C++ 的影子。系統(tǒng)的這類部分往往不會(huì)被最終用戶看到,甚至不被系統(tǒng)其他部分的開(kāi)發(fā)人員看到,所以我有時(shí)把 C++ 稱為一切的無(wú)形基礎(chǔ)?!?/p>

同時(shí)他也強(qiáng)調(diào)了在評(píng)估特定編程語(yǔ)言的流行程度時(shí),開(kāi)發(fā)人員調(diào)查相對(duì)不可靠:“計(jì)算程序員的人數(shù)既困難又簡(jiǎn)單。網(wǎng)絡(luò)調(diào)查通常只是測(cè)量‘噪音’,也就是說(shuō),統(tǒng)計(jì)的是人們都在談?wù)摰?,而非他們?shí)際使用過(guò)的?!?/p>

C++ 的未來(lái)

如今,Stroustrup 是 Morgan Stanley 的技術(shù)研究員。他與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)合作制定 C++ 標(biāo)準(zhǔn)和 C++ 核心指南的工作,這被認(rèn)為是他在這家金融巨頭公司的角色的一部分,他仍然非常積極地參與 C++ 的開(kāi)發(fā)。

最值得注意的是,Stroustrup 是方向小組的成員,該小組提出并討論關(guān)于編程語(yǔ)言未來(lái)的建議。他還關(guān)注改進(jìn)小組,并參與有關(guān)新語(yǔ)言特性的討論。

然而,當(dāng)涉及到 C++ 的日常運(yùn)行方面時(shí),Stroustrup 更樂(lè)意擔(dān)任次要角色。“我關(guān)注行政工作,但盡量少做。我并不是一個(gè)偉大的管理者,”他承認(rèn)。

在新冠肺炎疫情之前,Stroustrup 會(huì)經(jīng)常四處授課,并通過(guò)他的書(shū)籍、文章和采訪向全世界解釋 C++,但和世界其他地方一樣,這一工作在 2020 年暫告一段落。

Stroustrup 說(shuō):“在我的工作中,我非常依賴于與人們交談,了解他們的問(wèn)題,并且傾聽(tīng)我的想法是如何幫助他們的。”

“在這個(gè)新冠肺炎疫情期間,我得不到急需的反饋。而虛擬會(huì)談和現(xiàn)實(shí)不一樣,在討論設(shè)計(jì)和想法時(shí),Zoom 會(huì)議的效果并不如真正的面對(duì)面會(huì)議。”

新冠肺炎疫情阻礙了 C++ 編程語(yǔ)言的下兩個(gè)迭代版本:C++20 和 C++23 的開(kāi)發(fā)。但 Stroustrup 確認(rèn),“幾乎所有”的 C++20 將在 2020 年發(fā)布。

“除此之外,還有 Unicode、數(shù)字、游戲開(kāi)發(fā)和低延遲、工具、人工智能等方面的工作都要去做?!彼f(shuō)。

“當(dāng)一個(gè)特性(語(yǔ)言和庫(kù))準(zhǔn)備就緒時(shí),我們就會(huì)進(jìn)行發(fā)布,并且我們每三年會(huì)發(fā)布一個(gè)修訂的標(biāo)準(zhǔn)。已按時(shí)發(fā)布的有 C++14、C++17 和 C++20。值得一提的是,標(biāo)準(zhǔn)的制定與主要實(shí)現(xiàn)者是高度同步的?!?/p>

“讓 C++ 保持連貫性,并作為一個(gè)穩(wěn)定的開(kāi)發(fā)平臺(tái),這一點(diǎn)至關(guān)重要?!?/p>

原文標(biāo)題:40 歲的 C++ 沒(méi)有中年危機(jī)

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