C++ 实用指南

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。

介绍