40年后C++為何仍然當(dāng)今使用最廣泛的編程語言之一？

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

Stroustrup 告訴 TechRepublic 說：“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)成為最受開發(fā)人員歡迎的語言之一，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)?！?/p>

“我的重點(diǎn)是軟件。我需要編寫接近硬件的低級(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)，還沒有一種語言能夠勝任這項(xiàng)任務(wù)，因此 Stroustrup 致力于構(gòu)建一種語言來勝任這項(xiàng)任務(wù)。他這樣描述這種語言：“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。”

從相當(dāng)早的時(shí)候起，Stroustrup 就認(rèn)識(shí)到，他不能在控制語言方面實(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++ 語言標(biāo)準(zhǔn)化的努力開始時(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)，該如何使編程語言保持連貫性呢？“這是一個(gè)機(jī)遇，也是一個(gè)巨大的問題，”Stroustrup 說。

“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言之一，并且一直保持到今天。

Stroustrup 說，正是 13 年后 C++11 的到來，這才為該語言未來的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。他說：“C++11 使 C++ 感覺像是一種全新的語言。”

“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?！?/p>

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

Stroustrup 說：“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)“三難問題”的回應(yīng)，正如他所說的那樣，就是增加一些特性，“讓簡(jiǎn)單的事情變得簡(jiǎn)單”，舉例來說，通過對(duì)常見的用例進(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言來說，這件事說起來容易做起來難。Stroustrup 解釋說，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：“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了。

他說：“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?！?/p>

“我反復(fù)談?wù)摬⒆珜戧P(guān)于 Vasa 的文章，來提醒和警告那些渴望通過添加特性來改進(jìn) C++ 的人：記住 Vasa！因此到目前為止，C++ 還沒有‘傾覆’。”

這么多年來，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。

Stroustrup 說：“40 年前編寫的一些簡(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言來說，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)。我從一開始就知道，我不可能構(gòu)建理想的語言，因此我必須以漸進(jìn)式發(fā)展為目標(biāo)：改進(jìn)。說真的，我并不相信完美語言的想法：要怎樣就算是完美呢？對(duì)誰來說（是完美的）？”

他補(bǔ)充說：“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言，僅次于 C、Java 和 Python，而且根據(jù)最新的 TIOBE 索引來看，它也是增長(zhǎng)最快的語言。

作為一種通用的編程語言，C++ 以其強(qiáng)大的功能和靈活性而受到開發(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。如果你沒有這兩種需求的話，那么低級(jí)高效的語言或者高級(jí)但不高效的語言都是可以的?！?/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)問題的答案，估計(jì)是‘無處不在’，”他說。

“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)其他部分的開發(fā)人員看到，所以我有時(shí)把 C++ 稱為一切的無形基礎(chǔ)。”

同時(shí)他也強(qiáng)調(diào)了在評(píng)估特定編程語言的流行程度時(shí)，開發(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，統(tǒng)計(jì)的是人們都在談?wù)摰?，而非他們?shí)際使用過的?！?/p>

C++ 的未來

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)于編程語言未來的建議。他還關(guān)注改進(jìn)小組，并參與有關(guān)新語言特性的討論。

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，并通過他的書籍、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：“在我的工作中，我非常依賴于與人們交談，了解他們的問題，并且傾聽我的想法是如何幫助他們的?！?/p>

“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++ 編程語言的下兩個(gè)迭代版本：C++20 和 C++23 的開發(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、游戲開發(fā)和低延遲、工具、人工智能等方面的工作都要去做?！彼f。

“當(dāng)一個(gè)特性（語言和庫(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++ 沒有中年危機(jī)

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