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【編者按】一直以來，C 和 C++ 都是非常優(yōu)秀的編程語言。不過，兩種語言雖名稱有些相似，但應用場景存在巨大的不同。對于 C 語言而言，其主要被用于操作系統(tǒng)、容器、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫等領域的開發(fā)，而 C++ 則是開發(fā)桌面軟件、圖形處理、游戲、網(wǎng)站的最佳工具。在本文中，作者原以為 C++ 在開發(fā)基礎設施時會更勝一籌，然而經(jīng)過與 C 語言的嘗試對比，發(fā)現(xiàn)事實并非如此。
?以下為翻譯正文：
首先聲明，在整個職業(yè)生涯中，我一直在使用C++，而且在做大多數(shù)項目時，C++仍然是我的首選語言。
因此，在開始構建個人項目ZeroMQ（可伸縮的分布式或并發(fā)應用程序設計的高性能異步消息庫）時，我也選用了C++，主要原因如下：
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C++會強制我在編程風格上保持一些基本的統(tǒng)一性。例如，this參數(shù)不允許使用幾種不同的機制將指針傳遞給正在處理的對象，而這個問題在C項目中很常見。同樣，不可以明確將成員變量標記為私有，此外還有C++的一些其他特征。
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使用C語言實現(xiàn)虛函數(shù)非常復雜，會導致理解和管理代碼的難度加劇。不過，嚴格來說，這個問題其實是上一個問題的一個子集，但我覺得有必要單獨指出。
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最后，每個人都喜歡在代碼的末尾自動調(diào)用析構函數(shù)。
然而，事到如今，我不得不承認C++是一個糟糕的選擇。下面，我來解釋一下原因。
首先，我的個人項目ZeroMQ是一個持續(xù)運行的基礎設施，永遠不應該出故障，永遠不應該表現(xiàn)出未定義的行為。因此，錯誤處理至關重要，必須做到明確且嚴格。
然而，C++的異常處理并不能滿足我的需求。如果程序不會出錯，那么選擇C++沒有任何問題，只需將main函數(shù)包裝在try/catch中，集中在一個地方處理所有錯誤。
如果你的目標是保證不會出現(xiàn)未定義的行為，那么C++的異常處理就會變成一場噩夢。由于C++解耦了異常的發(fā)生與處理，因此錯誤處理非常容易，但也造成了你幾乎不可能保證程序永遠不會運行未定義的行為。
在C語言中，錯誤的產(chǎn)生和處理是緊密結合的，在同一塊源代碼中。因此，在出錯時很容易理解發(fā)生了什么：
int?rc?=?fx?();
if?(rc?!=?0)
handle_error?();
而在C++中，你只能拋出錯誤，卻不清楚究竟發(fā)生了什么：
int?rc?=?fx?();
if?(rc?!=?0)
throw?std::exception?();
問題在于，你并不清楚在哪里處理異常。處理錯誤的代碼在同一個函數(shù)中會更加方便理解，盡管不太方便閱讀：
try?{
...
int?rc?=?fx?();
if?(rc?!=?0)
throw?std::exception?("Error!");
...
catch?(std::exception?&e)?{
handle_exception?();
}
然而，我們來考慮同一個函數(shù)拋出兩個不同的錯誤，結果會怎么樣：
class?exception1?{};
class?exception2?{};
try?{
...
if?(condition1)
throw?my_exception1?();
...
if?(condition2)
throw?my_exception2?();
...
}
catch?(my_exception1?&e)?{
handle_exception1?();
}
catch?(my_exception2?&e)?{
handle_exception2?();
}
以下是等效的C代碼：
...
if?(condition1)
handle_exception1?();
...
if?(condition2)
handle_exception2?();
...
相較之下，C語言更加方便閱讀，而且編譯器也會生成更高效的代碼。
然而，C++的問題還不僅限于此。考慮某個函數(shù)會引發(fā)異常，但不會處理異常的情況。在這種情況下，錯誤的處理可以放到任何地方，具體取決于從哪里調(diào)用該函數(shù)。
針對不同的情況，采用不同的方式處理異常？這種方法聽起來似乎很有道理，但很快就會變成一場噩夢。
在修復某個Bug時，你會發(fā)現(xiàn)許多其他地方也有相同的Bug，因為它們都復制了同一段錯誤處理代碼。每當添加一個函數(shù)調(diào)用，就有可能增加一個新異常，如果調(diào)用函數(shù)的代碼沒有妥善處理該異常，就意味著增加了一個新Bug。
如果你還想堅持“沒有未定義的行為”原則，就不得不引入新異常，以便區(qū)分不同的故障模式。但是，添加新異常就意味著，它會上升到不同的地方。你必須在所有地方添加相應的異常處理，否則就會出現(xiàn)未定義的行為。
看到這里，你可能想說：這就是異常的正確用法啊？
然而問題在于，異常只是一個工具，目的是用更系統(tǒng)的方式管理呈現(xiàn)指數(shù)增長的錯誤處理代碼，但它并不能解決根本的問題。甚至可以說，異常有可能導致情況惡化，因為你不僅需要編寫新的異常類型，還需要針對新類型編寫異常處理代碼。
考慮到上述問題，我決定使用C++，但不使用異常。如今我的這個項目就是這樣實現(xiàn)的。
不幸的是，問題并沒有就此止步……
考慮一下，如果對象的初始化失敗，會發(fā)生什么？構造函數(shù)沒有返回值，因此只能通過拋出異常來報告失敗。但是，我決定不使用異常。所以，我們必須像下面這樣處理：
class?foo
{
public:
foo?();
int?init?();
...
};
在創(chuàng)建實例時，會調(diào)用構造函數(shù)（這個函數(shù)不會失敗），然后調(diào)用init函數(shù)（這個函數(shù)可能會失?。?/span>
與C語言相比，C++代碼更復雜：
struct?foo
{
...
};
int?foo_init?(struct?foo?*self);
然而，C++代碼真正的問題在于，如果開發(fā)人員在構造函數(shù)中編寫一些代碼，會發(fā)生什么？
在這種情況下，會出現(xiàn)一個特殊的新對象狀態(tài)。由于對象已構造，但尚未調(diào)用init函數(shù)，因此是“半初始化”狀態(tài)。我們應該修改對象（特別是析構函數(shù)）來處理這個新狀態(tài)。這意味著，給每個方法添加新條件。
有人可能想說，這還不是因為你人為地添加了不使用異常的限制？！如果構造函數(shù)中拋出異常，C++運行時會正確地清理對象，不會出現(xiàn)“半初始化”狀態(tài)。
話雖如此，然而問題在于，如果使用異常，如上所述，就必須處理所有與異常相關的復雜性。對于一個需要在遇到故障時表現(xiàn)出優(yōu)秀的健壯性的基礎設施組件來說，這不是一個合理的選擇。
此外，即使初始化沒有問題，對象的銷毀也絕對會遇到問題。你不能在析構函數(shù)中拋出異常。這可不是我強加的人為限制，而是因為如果在進程中調(diào)用析構函數(shù)，或者恢復棧時恰好拋出異常，就會導致整個進程崩潰。
因此，如果銷毀可能失敗，你就需要兩個單獨的函數(shù)來處理它：
class?foo
{
public:
...
int?term?();
~foo?();
};
這就遇到了與初始化相同的問題：一個“半終止”狀態(tài)，我們必須以某種方式處理，向各個成員函數(shù)添加新條件。
class?foo
{
public:
foo?()?:?state?(semi_initialised)
{
...
}
int?init?()
{
if?(state?!=?semi_initialised)
handle_state_error?();
...
state?=?intitialised;
}
int?term?()
{
if?(state?!=?initialised)
handle_state_error?();
...
state?=?semi_terminated;
}
~foo?()
{
if?(state?!=?semi_terminated)
handle_state_error?();
...
}
int?bar?()
{
if?(state?!=?initialised)
handle_state_error?();
...
}
};
與之相比，C語言的代碼如下。其中只有兩種狀態(tài)。未初始化對象/內(nèi)存，我們無需擔心上述問題，而且結構可以包含任意數(shù)據(jù)。而且只要對象進入已初始化的狀態(tài)，就可以正常工作。因此，對象中不需要狀態(tài)機：
struct?foo
{
...
};
int?foo_init?()
{
...
}
int?foo_term?()
{
...
}
int?foo_bar?()
{
...
}
考慮一下，如果在上述代碼中添加繼承，會發(fā)生什么。C++允許將基類初始化為派生類構造函數(shù)的一部分。如果拋出異常，就會破壞已成功初始化的對象：
class?foo?:?public?bar
{
public:
foo?()?:?bar?()?{}
...
};
然而，一旦引入單獨的init函數(shù)，狀態(tài)的數(shù)量就會開始增長。除了未初始化、半初始化、初始化和半終止狀態(tài)之外，你還會遇到這些狀態(tài)的組合。你可以想象一個基類已完全初始化、但派生類半初始化的對象。
對于這樣的對象，幾乎不可能確保其行為不出問題。對象的半初始化和半終止部分有很多不同的組合，并且鑒于它們只在非常罕見的情況下才會引發(fā)故障，因此大多數(shù)相關代碼可能未經(jīng)測試就進入了生產(chǎn)。
綜上所述，我認為，如果你的需求是不允許出現(xiàn)未定義的行為，則不適合面向對象的編程。這個問題不僅限于C++，任何具有構造函數(shù)和析構函數(shù)的面向對象語言都不適合。
因此，更適合面向對象語言的項目是：對開發(fā)速度有要求、但對“不存在未定義的行為”沒有太高要求。
這個問題沒有靈丹妙藥。系統(tǒng)編程選擇C語言更為合適。
審核編輯：湯梓紅
工商網(wǎng)監(jiān)
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