從C++98到C++26，經(jīng)歷了什么？

8月的TIOBE編程語言編排榜已經(jīng)更新，C++依然呈現(xiàn)增長趨勢，有望成為今年最受歡迎的編程語言。

作為一名程序員，2023年最應(yīng)該關(guān)注的話題就是C++的標(biāo)準(zhǔn)更新。

C++標(biāo)準(zhǔn)遵循3年開發(fā)周期，并以發(fā)布年份命名。C++在臨發(fā)布的一年前會進(jìn)入“功能凍結(jié)期（feature freeze）”，即版本開發(fā)進(jìn)入半穩(wěn)定狀態(tài)，不再添加重大功能及特性，著重于修復(fù)各種BUG。因此，直到2025年初，C++26都會增加新內(nèi)容。

上個月，C++26時間表發(fā)布，將會在“并發(fā)和并行性方面有重大改進(jìn)”。而已經(jīng)推出的C++ 23版本則沿襲了C++17的傳統(tǒng)特征，完善了現(xiàn)有特性。但是，與C++ 98、C++11或C++20相比，改變略小。

為理解C++下一步的發(fā)展方向，我們將C++放進(jìn)歷史大背景中討論。

C++26時間表發(fā)布，改進(jìn)并發(fā)和并行性

上個月，ISO C++委員會舉行會議，正式通過C++26時間表。當(dāng)時，共有近180名成員參會。ISO C++標(biāo)準(zhǔn)委員會主席兼微軟本地語言架構(gòu)師Herb Sutter發(fā)文詳細(xì)介紹了有關(guān)C++26的最新進(jìn)展。

C++ 26首輪會議公告（圖源：Herb Sutter）

Herb Sutter在文章中表示：并發(fā)和并行小組目前仍在按計劃推進(jìn)C++26的 std::execution和SIMD并行。該版本在“并發(fā)和并行性方面有重大改進(jìn)”，但是，Herb Sutter并沒有透露具體改進(jìn)內(nèi)容與可能的技術(shù)細(xì)節(jié)。

值得一提的是，在本次會議上，委員會采納首批共計40份變更文件，其中的變更都相當(dāng)小。

C++ 26時間表（圖源：Herb Sutter）

據(jù)悉，與C++ 26相關(guān)的下兩輪會議將分別于11月及次年3月舉行，前者在美國夏威夷州科納舉行，由WorldQuant和Standard C++ Foundation主辦；后者在日本東京舉行，由Woven by Toyota主辦。

C++23標(biāo)準(zhǔn)

7月，C++23已完成更新，并進(jìn)入了最終投票階段。

C++23是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和國際電信聯(lián)盟（ITU）頒布的編程語言C++標(biāo)準(zhǔn)。它最初于2017年6月正式發(fā)布，是2001年的ISO/IEC 14882：2001(C++11)的下一個迭代。

C++23完整地實(shí)現(xiàn)了C++的表達(dá)力，并使其對計算機(jī)科學(xué)和軟件工程更有用。

它的主要特性包括：模板參數(shù)捕獲、可變參數(shù)模板等。同時，它還引入了一些新的核心語言特性，如，UTF-8字符串字面量、更多的類型別名和using聲明等。

此外，C++23還引入了一些新特性，如，簡化的工作線程支持、原子操作、普通指針改進(jìn)、區(qū)域性和字符編碼以及可以按程度進(jìn)行編輯的新字符串操作。

最值得一提的是，C++23中引入了this推導(dǎo)，使C++輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜技術(shù)。你可以直接使用import std導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)庫，或者在std::print和std::println中應(yīng)用C++20的格式字符串。

此外，在C++23中，開發(fā)者將獲得扁平化關(guān)聯(lián)容器。這些容器平衡了時間和空間復(fù)雜度。std::flap_map可取代std::map，而std::optional的接口將擴(kuò)展為單子接口。

從C++98到C++20

那么，C++標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了哪些歷史變革呢？

C++98

20世紀(jì)80年代末，Bjarne Stroustrup和Margaret A. Ellis撰寫了著名的《注釋C++參考手冊》（簡稱ARM）。

當(dāng)時，ARM根據(jù)獨(dú)立的C++實(shí)現(xiàn)定義了C++的功能；并且，ARM為第一個C++標(biāo)準(zhǔn)——C++98（ISO/IEC 14882）奠定了基礎(chǔ)。

值得一提的是，C++98包括：模板、包含容器和算法的標(biāo)準(zhǔn)模板庫（STL）、字符串和IO流。

C++03

在C++ 03（14882：2003）中，修正了一些微小的技術(shù)，但在社區(qū)中仍被稱為傳統(tǒng)C++。

TR1

2005年，令人興奮的事發(fā)生了。Technical Report 1（簡稱TR1）推出，是由C++標(biāo)準(zhǔn)化委員會成員建立的boost項(xiàng)目，推動現(xiàn)代C++向前邁出一大步，也為后續(xù)C++11的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

具體來講，TR1有13個庫。這些庫也成為了下個C++版本的一部分，分別對應(yīng)到正則表達(dá)式庫、隨機(jī)數(shù)庫、智能指針（如，std::shared_ptr）和哈希表。

C++11

C++11被稱為現(xiàn)代C++，它的許多特性從根本上改變了C++的編程方式。例如，C++11引入了TR1組件，還有移動語義、完美轉(zhuǎn)發(fā)、可變模板或constexpr等特性。

但是，這些并不是全部。隨著C++11的到來，我們還獲得了內(nèi)存模型作為基礎(chǔ)的線程模型以及線程API。

C++14

C++14是一個小型C++標(biāo)準(zhǔn)，引入了讀寫鎖、泛化lambda和泛化constexpr函數(shù)。

實(shí)際上，C++14相對之前的11并沒有太大改動，或者說更像C++11標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上的查漏補(bǔ)缺。C++14之后，還有17、20、23，所以，C++14更像個過渡版本。

C++17

C++ 17有兩個突出的特性：并行的STL和標(biāo)準(zhǔn)化的文件系統(tǒng)。大約80個STL算法可使用執(zhí)行策略執(zhí)行。

這意味著，調(diào)用std::sort可以在C++中實(shí)現(xiàn)對容器vec并行排序的提示。此外，你還可以按順序進(jìn)行指定排序或向量化。

就像C++11一樣，boost對C++17也產(chǎn)生了重大的影響，從boost中獲得了文件系統(tǒng)以及3種新的數(shù)據(jù)類型：std::optional、std::variant和std::any。

C++20

C++ 20的革新從根本上改變了編寫C++的方式，程度不亞于C++11，特別是以下四個重要特性：Ranges（范圍庫），Coroutines（協(xié)程），Concepts（概念）以及 Modules（模塊）。

·新的Ranges庫能夠直接在容器上表達(dá)算法、使用管道符組合算法，并將它們應(yīng)用于無限數(shù)據(jù)流。

·Coroutines使異步編程在C++中成為主流。Coroutines是協(xié)作任務(wù)、事件循環(huán)、無限數(shù)據(jù)流或管道的基礎(chǔ)。

·Concepts將改變我們對模板的思考和編程方式，是有效模板參數(shù)的語義類別。Concepts讓你能夠直接在類型系統(tǒng)中表達(dá)你的意圖。如果出了什么問題，你會收到簡潔的錯誤信息。

·Modules將克服頭文件的限制，也帶來了諸多好處。例如，不再需要預(yù)處理器。最終，我們還將擁有更快的構(gòu)建時間和更簡單的包構(gòu)建方式。

C++的下一步，神奇遞歸模板模式

C++的設(shè)計模式大致可分為三類：創(chuàng)建型模式、結(jié)構(gòu)型模式和行為型模式。

而神奇遞歸模板模式（CRTP）也是C++的設(shè)計模式，精巧地結(jié)合了繼承和模板編程技術(shù)，可用來為C++的class提供額外的功能、實(shí)現(xiàn)靜態(tài)、多態(tài)等。

總之，CRTP實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)多態(tài)，將會成為接下來C++的重要設(shè)計模式。