C++ 实用指南

作者 | Bartlomiej Filipek

译者 | 王强

策划 | 万佳

C++ 发展得非常快！例如，C++ 标准的页数从 C++98/03 的 879 页增加到了 C++20 的 1834 页，多了近 1000 页！更重要的是，C++ 每次修订后，我们都会获得几十个新特性。你需要学习所有这些东西才能写出好代码吗？如何在当今的 C++ 世界中保持理智？

介   绍

你可能知道 C++ 是一种复杂的语言。我甚至发现了一整页 Wiki 是讲对 Cpp 的批判的。现代 C++ 甚至为生态添加了更多内容。

以下是我之前提到的规范页数的完整数据：

• C++98/03-879，N1905，2005 年 10 月
• C++11-1324，最后草案，N3337，2012 年 1 月
• C++14-1368，最后草案，2014 年 11 月
• C++17-1586，草案，N4606
• C++20-1834，草案，N4861

看起来 C++17 几乎比 C++98/03“大”了 80%，而 C++ 的最新草案比 C++03 多了将近 1000 页。你可以抱怨增加的这些复杂性，想学好所有这些东西也很困难。但这有那么可怕吗？面对这样的情况，你能做些什么？

首先，我们来看看你在 C++ 中可能会遇到的一些问题。

一些问题

仅举几例：

• 节奏太慢
• 节奏太快
• 特性的混乱 / 复杂性
• 编译时间慢
• 缺乏依赖管理

我们来仔细研究一下。

 节奏太慢

2017 年，我们迎来 C++17。虽然每三年就迎来一个新标准是很棒的，但许多开发人员抱怨新版本并不是每个人都期待的。

很多特性：比如概念（concept）、模块、范围（range）、协程（co-routine）……都没有被接受，我们至少需要再等三年才能让它们进入规范。

在 2020 年，C++20 已经准备就绪，并且这些重要特性将随编译器一起提供！但我们还是会抱怨合约（contract）还没加进来，反射（reflection）、执行器（executor）或网络（networking）仍在讨论中。它们可能出现在 C++23 甚至更高版本中。

看起来有些特性接受起来比较慢……而且总有东西值得抱怨。

 节奏太快

像往常一样，我们在这里可能有两种相互矛盾的意见。尽管对某些人来说升级节奏很慢，但对其他人来说却很难跟上变化。

你刚刚学习了 C++11/14……现在你就需要更新 C++17 的知识，然后 C++20 就在路上了。三年并不是那么短的时间，但请记住，编译器一致性、公司政策、团队指南可能会以不同的节奏前进。

你的公司是立即更新到最新的 C++ 版本还是等待几年？

特性的混淆 / 复杂性

只需阅读这条评论：

CallMeDonk：

我喜欢 C++。这是我的首选语言，但你必须承认，它对值类的“大杂烩”实现是很怪异的。包括我在内的大多数程序员更喜欢简单的、定义明确的语言结构，而不是奇怪和复杂的语法。

C++ 在各个方面都很清晰吗？可能不是……

以下是一些可能难以理解并可能让程序员糊涂的主题：

移动语义

移动语义的原则非常明确：不要复制，而是尝试“窃取”托管资源的内部结构，你应该获得不错的性能提升。但魔鬼都藏在细节中。

我不会写很多通用代码，所以幸运的是，我不必一直考虑移动语义。但是，当我遇到 move 和 const 时会很困惑——请参阅我上一篇关于该主题的 文章。我不相信所有 C++ 开发人员都会理解这里的规则。特别是你现在需要记住编译器生成的六个默认操作：默认构造器、析构函数、复制构造器、移动构造器、赋值运算符和移动赋值运算符。

Rvalues/xvalues/prvalues……myValues、fooValues

最后一个是我编的……但那么多值类别实在太让人头疼了！

在 C（或 C++98/03）中，你只需要知道左值与右值，现在它有点微妙了。

不过，问题是你是否需要记住它？

一些不错的评论：

c0r3ntin：

这很复杂，但不是每天都能遇到。这个值可以 address 吗？可以复制吗？可以移动吗？应该移动吗？只有在极少数情况下，你才需要主动去澄清并充分理解它们。（模板化库编写、热路径等）。大多数时候 C++ 并不比 java 或其他东西复杂。可悲的是大多数人都忘了这一点。C++ 可能是最复杂的语言，但是你可以编写非常好的代码而无需关心具体的细节。BigObject o=getBigObject();

初始化

现在有 18 种方式（从 C++17 开始）！

参阅：

C++ 中的初始化是疯狂的

https://www.reddit.com/r/cpp/comments/5p5ed7/initialization_in_c_is_bonkers/?fileGuid=HjDhgwWw6jPKDcCK；

r/cpp 线程

https://blog.tartanllama.xyz/initialization-is-bonkers/

模板（和模板推导）

当我看到 C++17 的所有变更时，我很迷茫；关于模板的细节太多了。

同样的情况发生在 C++20 中，我们迎来了一个重大且期待已久的改进：概念——它彻底改变了 C++。

然而，如果你想学习模板，一开始可能会不知所措。

 ABI

随着新特性列表的不断增长，“从头开始”修复 C++ 设计中的旧问题可能是很诱人的主题。但这种语言的原则是不能破坏旧代码，所以委员会非常严格，不喜欢改变已引入特性的路线。

这个问题没有正确的答案，但无论如何，一个经过充分讨论的主题要比仓促的举动更好。

 缺乏依赖管理工具

我们可以抱怨 C++ 没有“交付”一个很酷的依赖管理系统。但现实情况是，在可预见的未来，这可能都不会实现。拥有一个“标准”的包管理器是一个艰难的选择，尤其是它必须处理如此多的可用 C++ 的平台和系统。

 不够安全

前段时间，你可以读到提到这个问题的一些文章（这篇 和 这篇）：

谷歌工程师本周表示，Chrome 代码库中大约 70% 的严重安全漏洞是内存管理和安全漏洞。

微软也是如此。由于大部分代码是 C 或 C++，所以每个人都指责 C++ 不够安全。

其他问题？

你在这种语言上遇到的主要问题都有哪些？

到目前为止，我们已经讨论了一些问题……那么如何应对它们呢？有机会解决这些问题吗？

如何保持理智

没有完美的编程语言；每种语言都有一些问题。以下是我关于如何处理现代 C++ 问题的建议：

• 保持乐观
• 使用最佳指南
• 使用最好的工具
• 跟上最新进展
• 不要打开引擎盖
• 使用你需要的
• 增量变更
• 最后的底线：你的旧代码仍然安全并且可以编译

保持乐观，语言在不断发展

没有人愿意使用旧的语法和结构来编写代码。我们已经看到很多关于 C++11 之前的旧版 C++ 的抱怨。人们花了将近 13 年的时间（从主要的 C++98 算起，不包括次要的 C++03）才提出新的主要版本：C++11。现在我们可以很高兴回到了正轨，每三年都会有一些变化。归根结底，你不能说你的语言已经死了。

虽然某些特性非常庞大，可能会带来混乱或需要学习更多东西，但实际情况其实很简单：

• 在 C++03 之后添加的 1000 个新页面中的大部分用于标准库。这意味着你可以使用更多助手和子系统，而无需查找第三方库。这绝对会让你的生活更轻松。
• 对于移动语义，你可以依赖库类型，因为它们会为你完成正确的工作。例如，你现在可以安全地返回std::vector并确保它可能被移动甚至被删除，而无需额外副本。
• 至于模板，它变得越来越容易使用。概念让代码更安全，没有像 SFINAE 这样的技巧。更重要的是，我们有了constexpr和auto，让泛型代码更简单了（几乎就像常规代码一样）。
• 至于安全性：在这里查看 C++ 指南的安全配置文件的自动化工具。C++ Core Check 中的新安全规则|C++ 团队博客。我们可以期待新的、更好的工具来执行代码分析甚至检测，以尽快发现潜在的安全问题。或者看这篇文章：使用静态分析原理缩小 Rust 和 C++ 之间的差距——SunnyChatterjee——CppCon

使用指南

如果你对 C++ 代码的许多方面都感到困惑，那么你应该查阅 C++ 核心指南。它由热心的 C++ 开发社区创建，主要编辑是 Herb Sutter 和 Bjarne Stroustrup。

看这里：

C++ 核心指南 @Github

https://github.com/isocpp/CppCoreGuidelines/blob/master/CppCoreGuidelines.md?fileGuid=HjDhgwWw6jPKDcCK

这里有一个漂亮的网站：

C++ 核心指南：网站

https://isocpp.github.io/CppCoreGuidelines/CppCoreGuidelines?fileGuid=HjDhgwWw6jPKDcCK

只需输入你面临的问题（例如return value），你就可以轻松找到建议——例如：指南：返回值

使用这些指南将为你节省大量时间，并且你可以非常快地学习一些好的模式。

还有工具！

感谢 Clang 以及其他平台上的开发速度提升，我们获得了如下工具：

• ClangTidy（以前是 clang-modernise）
• Clang Format
• Clang Static Analyzer
• VisualAssist
• Clion/ResharperC++
• VisualStudio——像 C++ Core Checker 这样的工具
• PVS Studio
• 用于 VisualStudio 的 Clang Power Tools
• 新的 C++ 核心检查规则|C++ 团队博客
• C++ 核心指南检查器参考|微软文档
• 介绍 vcperf/timetrace，用于 C++ 构建时间分析|C++ 团队博客
• C++ Core Check 中的新安全规则|C++ 团队博客——C++ 和 Rust 一样安全吗？

或者查看我关于其他工具的文章：

C++ 生态系统：编译器、IDE、工具、测试等

https://www.cppstories.com/2019/10/cppecosystem/?fileGuid=HjDhgwWw6jPKDcCK

虽然它不像其他语言（主要基于 Java 或基于.NET）那么好，但它正在变得越来越好。请记住，由于 C++ 语法复杂，因此很难实现即时分析代码的工具。

努力跟上最新进展

C++ 社区非常活跃。有很多博客、书籍、会议……甚至有可能在你所在的城市有本地社区。

首先，我建议去 isocpp.org 查看所有事件 / 新闻 / 文章。然后你可以查看 Meeting C++ 和有关本地 C++ 小组的信息。还有 reddit/cpp，你可以在那里看到一些最棒的 C++ 故事。

还有 CppCast——一个针对 C++ 开发人员的每周播客。

并参考以下书籍：

• C++ 编程语言第 4 版
• 高效的现代 C++
• 编程：使用 C++ 的原理和实践
• 发现现代 C++：科学家、工程师和程序员的强化课程
• C++ 之旅（C++ 深入系列）第 2 版

你还可以查看推荐的 C++ 资源列表：

Bartek 的编程博客：

https://www.cppstories.com/p/resources/?fileGuid=HjDhgwWw6jPKDcCK

细节太多了？

C++ 如此强大的原因之一是它允许你实现非常接近底层的代码。你可以控制所有细节、内存布局、性能优化等……同时，这些能力增加了语言的复杂性。

不过，如果你不需要走那么远，你可以停留在相对较高的抽象级别。

例如，你不需要编写可选类型，因为你可以使用标准库中的std::optional。如果你不想涉及低级别和容易出错的联合类型，你应该意识到std::variant是一个安全的选项。

使用你需要的东西

C++ 是一种多范式语言；你可以以多种不同的方式使用它。最近，我读到了一条有趣的评论，说 Cpp 程序员在不接触模板元编程甚至异常等高级内容的情况下，也能持续多年表现出色。这在很大程度上取决于项目的代码风格。

例如，即使像谷歌这样的公司也限制了 C++ 的特性，比如说他们不使用异常。

如果你不是库开发人员，你可能不会遇到自定义移动运算符或移动构造器的麻烦。同样，高级元编程的内容也可能不是你的代码的关键部分。

增量变更

如果你是从头开始或只有一个小的代码库，那么转到 C++11/14 应该相对容易一些。可是 20 年（或更久！）前开始创建的上百万行代码呢？

只需一步一步来就行了。

至少对于新代码，你应该开始使用现代 C++。此外，通过应用“童子军规则”，你可以改进你所接触的那些代码。

这可能会带来一些混合代码，但还是比只保留老旧风格要好。

最后的底线：你的旧代码仍然可以编译

C++ 规范越来越大的原因之一是该语言向后兼容。所以委员会通常会引入新特性，但很少删除旧的东西。所以……你的代码仍然可以编译。如果你不想前进，不想使用新的东西，那么你还是可以保持当前的风格。

有时你会收到一些关于不推荐使用的内容或删除特性的警告（如 C++17 中的auto_ptr），但即使在这种情况下，你也可以将编译器切换到一些较旧的 C++ 标准。

总   结

这篇文章有一些抱怨，也有一些“美化”。我试图找出这种语言及其演变过程中存在的各种问题，以及一些积极的改进迹象。虽然我们可以抱怨复杂性、变化的速度等，但我认为我们不能说这种语言已经死掉了。这是好事！:)

我认为你不必快速追逐新特性并立即重写现有代码。试着跟上进展，使用真正改进你工作的特性，你的代码应该逐渐改进并变得更加“现代化”（这是可以定义的，请参阅 meetingcpp 的相关文章http://meetingcpp.com/index.php/br/items/what-does-modern-c-really-mean.html?fileGuid=HjDhgwWw6jPKDcCK）。

• 在采用 C++11/14/17/20 的新特性时，你的方法是什么？
• 你使用 C++ 的主要问题是什么？
• 你在工作中使用现代 C++ 吗？

原文链接：

https://www.cppstories.com/2017/02/how-to-stay-sane-with-modern-c/

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