01 現(xiàn)代C++

作為一門應(yīng)用廣泛的系統(tǒng)級編程語言，C++已經(jīng)誕生36年了，其不斷演化迭代，經(jīng)受了時代的考驗和錘煉，C++編寫的龐大系統(tǒng)軟件體系是當(dāng)今數(shù)字世界基礎(chǔ)設(shè)施的主要構(gòu)建者。

“現(xiàn)代C++”是指國際C++標(biāo)準(zhǔn)委員會在2006之后發(fā)布的4個版本，包括C++11/14/17/20?！冬F(xiàn)代C++白皮書》由“C++之父”Bjarne Stroustrup和全球C++及系統(tǒng)軟件技術(shù)大會聯(lián)合發(fā)布，作為公益書籍在中國C++社區(qū)發(fā)行。本書對現(xiàn)代C++從2006年到2020年間做了百科全書式的回顧，是現(xiàn)代C++發(fā)展歷史上最重要的文獻(xiàn)。

此次直播由Boolan首席軟件專家李建忠老師主講，從現(xiàn)代C++的技術(shù)演進(jìn)、精進(jìn)路線圖以及現(xiàn)代C++的應(yīng)用生態(tài)與發(fā)展這三個方面為大家解讀《現(xiàn)代C++白皮書》。

02?現(xiàn)代C++的技術(shù)演進(jìn)

抽象思維+機(jī)器思維

李建忠老師強(qiáng)調(diào)任何編程語言都需要具備兩種思維—面向機(jī)器底層的機(jī)器思維和面向領(lǐng)域和業(yè)務(wù)的抽象思維。

抽象思維

抽象是計算機(jī)科學(xué)中最重要的一種思維方式，抽象思維是人類管理復(fù)雜性的技術(shù)。程序員通常需要具備強(qiáng)大的抽象思維能力來處理復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯，完成大型軟件的構(gòu)建。抽象思維包括：設(shè)計范式、組件封裝、設(shè)計模式、構(gòu)架模式等。李建忠老師對現(xiàn)代C++在抽象思維方面的改進(jìn)做了系統(tǒng)的梳理。

• 設(shè)計范式

  概念提升后的泛型編程將進(jìn)入和OO并駕齊驅(qū)的應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域。現(xiàn)代C++設(shè)計范式的主要特性有：

  ? 面向過程

  ? 面向?qū)ο?/p>

  ? ?? enum class

  ? 泛型編程

  ? ?? 概念

  ? ?? 變參模板

  ? 函數(shù)式編程

  ? ?? lambda表達(dá)式

  ? 模板元編程

  
  

• 易用性改進(jìn)

  直接表達(dá)做什么？而非描述具體怎么做。易用性改進(jìn)主要包括：

  ? auto 和decltype

  ? 范圍for

  ? 類型別名

  ? 統(tǒng)一初始化

  ? 默認(rèn)成員初始化器

  ? override與final

  ? nullptr

  ? 用戶定義字面量

  ? 構(gòu)造函數(shù)模板參數(shù)推導(dǎo)

  ? 結(jié)構(gòu)化綁定

  ? 條件中的顯式測試

機(jī)器思維

機(jī)器思維是指該語言對機(jī)器底層的微觀構(gòu)造，機(jī)器思維包括：語言構(gòu)造、編譯轉(zhuǎn)換、內(nèi)存模型、運(yùn)行時機(jī)制等。

• 內(nèi)存管理

  內(nèi)存復(fù)雜性和自由度是C++的主要心智負(fù)擔(dān)（90%）?，F(xiàn)代C++對內(nèi)存管理進(jìn)行了大幅度的改進(jìn)，極大地提升了內(nèi)存安全和性能：

  ? 智能指針

  ? ?? unique_ptr

  ? ?? shared_ptr

  ? ?? weak_ptr

  ? 右值引用

  ? 移動語義

  ? 去除不必要的拷貝（NVO）

• 編譯特性

  編譯期計算可能是C++又一個極致性能追求的優(yōu)勢領(lǐng)地?，F(xiàn)代C++的編譯特性包括：

  ? 模塊

  ? constexpr函數(shù)

  ? 編譯期循環(huán)

  ? 可確保的編譯期求值

  ? 屬性（Attributes）

  ? 常量表達(dá)式if

  ? static_assert編譯器斷

  
  

• 并發(fā)和異構(gòu)計算

  李建忠老師指出：硬件的發(fā)展始終是推動C++語言發(fā)展的源動力。隨著摩爾定律（Moore's Law）和登納德縮放定律（Dennard Scaling）的失效，并發(fā)和異構(gòu)計算將是C++的下一個巨大應(yīng)用領(lǐng)域。

現(xiàn)代C++在這方面的特性改進(jìn)包括：

? 并發(fā)

? 內(nèi)存模型

? 線程和鎖

? future/promise

? 并行算法

? 協(xié)程

03?精進(jìn)路線圖

李建忠老師指出”精通沒有標(biāo)準(zhǔn)，但研習(xí)有路徑“，研究掌握C++的路徑，從低到高可以分成1～9級：

• 1級：掌握常見C++語法和語言構(gòu)造?

• 2級：掌握4-5種常用的編程范式

• 3級：清楚編譯器在后面干了什么（ under the hood）

• 4級：清楚運(yùn)行時內(nèi)存模型（ under the hood）

• 5級：熟悉常用OS 內(nèi)核和應(yīng)用API機(jī)制，調(diào)試工具和方法?

• 6級：對經(jīng)典庫應(yīng)用熟練，熟悉設(shè)計模式

• 7級：熟悉機(jī)器模型:CPU, Memery, Cache, GPU, Disk, I/O, Process, TCP/IP...

• 8級：大型類庫設(shè)計經(jīng)驗，駕馭松耦合、靈活性的設(shè)計問題

• 9級：大型系統(tǒng)設(shè)計經(jīng)驗，駕馭性能、內(nèi)存、規(guī)模等系統(tǒng)問題

04?現(xiàn)代C++的應(yīng)用生態(tài)與發(fā)展

C++已經(jīng)經(jīng)歷了36年的發(fā)展，依然擁有著旺盛的生命力。自2003年以來，在TIOBE編程語言流行榜上常年位于第四位。

C++之父對C++語言的最終目標(biāo)

• 使用和學(xué)習(xí)上都要比C或當(dāng)前的C++容易得多

• 完全類型安全—沒有隱式類型違規(guī)，沒有懸空指針

• 完全資源安全 —沒有泄漏，不需要垃圾收集器

• 為其構(gòu)建工具要相對簡單—不要有宏

• 跟當(dāng)前C++一樣快或更快—零開銷原則

• 性能可預(yù)測—適用于嵌入式系統(tǒng)

• 表達(dá)力不亞于當(dāng)前的C++—很好地處理硬件

現(xiàn)代C++語言的空間巨大

C++語言的發(fā)展取決于系統(tǒng)軟件的需求。隨著計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)迎來范式轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)級軟件將迎來爆發(fā)式增長，現(xiàn)代C++相關(guān)生態(tài)將迎來巨大的發(fā)展機(jī)會：

• 異構(gòu)計算帶來的巨大機(jī)會?

• 人工智能對性能只會索要更多?

• 嵌入式系統(tǒng)軟件規(guī)模越來越大?

• 大型工業(yè)軟件計算需求井噴

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