辩证看待 C++：后现代系统语言的选择

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C++ 简介

贝尔实验室的比雅尼·斯特劳斯特鲁普博士在 20 世纪 80 年代发明并实现了 C++。起初，这种语言被称作“C with Classes”（包含类的 C 语言），作为 C 语言的增强版出现。

随后，C++ 不断增加新特性。虚函数 (virtual function)、操作符重载 (operator overloading)、多重继承 (multiple inheritance)、模板 (template)、异常处理 (exception)、RTTI (Runtime type information)、名字空间 (namespace) 逐渐纳入标准。1998 年，国际标准组织 (ISO) 颁布了 C++ 程序设计语言的第一个国际标准 ISO/IEC 14882 : 1998，目前最新标准为 ISO/IEC 14882 : 2014。

C++ 这个语言最吸引人的地方有：

• 强大的内存管理机制：这个是从 C 语言吸收过来的，这个可以让程序员自由操控任何内存，这个是 Java 比拟不了的，但是却带来了无穷无尽的内存泄露和越界的苦恼，但是这都是可以通过其他的手段解决（比如 RAII、 DDD、Smart Pointer 等）；

    

• 面向对象的特性：封装、继承和多态让 C++ 写出来的代码能让系统简单化、系统层次化和模块化。并且随着 OO 设计原则和设计模式的发展，让 C++ 可以写出更优美架构的代码；

• 泛型编程：这个在 C++ 成为模板，但是这个泛型有人觉得是学术派的理论，实际用处不大，比如 Go 语言就没有泛型。但是泛型提高代码复用方面的确有很大的帮助。

哪些程序适合使用 C++？

• 程序须尽量发挥硬件的最高性能，且性能瓶颈在于 CPU 和内存；
  

• 程序须频繁地与操作系统或硬件沟通。

按应用领域来说，C++ 适用于开发服务器软件、桌面应用、游戏、实时系统、高性能计算、嵌入式系统等。

简单来说， 需要提升性能的地方都可以使用 C++。

C++ 的使用驱动力：

性能

1、C++ 的关注点：性能

C++ 注重效率、灵活和抽象，而 C 语言只注重效率，灵活；Java 和 C# 注重抽象和生产率。

性能就是钱： 我们一般从三个方面来描述：

• 耗电，移动设备的耗电量，家用电脑的耗电量都和钱有关系；

• 资源，家用电脑和移动设备上的处理器资源有限，因为要让一般消费者买的起；

• 体验，在更小的设备上会有更好的体验，有更好的体验就可以挣更多的钱。

2、C++ 为什么今天比前些年火了呢：性能

我们从 C++ 的进化发展来看，可以分为四个阶段：

• 1979 年~1989 年：基于 C 语言的对象能力；

• 1989 年~1999 年：C++ 强大的面向对象能力，STL 和 Boost 程序库的使用，泛型编程的使用使得 C++ 成为主流语言；

• 1999 年~2009 年：Java 和 C# 语言的的出现，硬件价格下降，上层应用领域受到冲击；

• 2009 年~至今：Native Code 的兴起，C++ 又开始受到关注，尤其是移动端。 主要原因还是由于追求性能，节约成本，创造更大的价值。

打拼市场的时候追求的是快速上线和高生产力，市场站稳以后就是要保证稳定性和高性能。

我们从业界程序的关注点可以看出：

• 在 1970~ 1980 年，由于机器的资源不够，厂商的主要关注点还是节省性能；

• 在 1980 ~ 1990 年，开始逐步追求抽象和生产率；

• 在 1990 ~ 2010 年，机器性能越来越高，硬件价格越来越便宜，大家都在追求抽象和高生产率；

• 在 2010 年后，随着云计算数据中心的兴起，移动客户端的流行，性能问题越来越严重。

3、业界 C++ 的发展

• 移动客户端：刚开始的时候 iOS、Android 和 Windows Phone 都不支持 C++，后来第二版都支持 C++，就是为了提高一下性能。

• Apple 和 Google：

Apple 和 Google 都在研究 C++ 编译器 LLVM， 因为 g++ 的架构和性能都不行， 现在更关注 Native Code 的性能，gcc4.9 开始以后也注意微架构的性能。

4、云平台数据中心的性能

为什么 Google、阿里云需要把数据中心都建在北极或者湖底，就是为了节省性能，降低降温的开销。对于数据中心的机房来说，最花钱的费用主要包括：（1）硬件购买和机房的构建；（2）降温处理；（3）电量消耗。这三个几乎占用数据中心 90% 的费用。

比如现在的阿里云、Google、推特、AWS 都是用 C++ 来实现的底层基础设施层，比如阿里的飞天云平台。无论上层使用多么弹性，多么高级的语言，基础设施层基本都是使用 C++ 这种高性能语言。

效率不仅仅是运行的快，运行更大的程序，更可以使用更少的资源。

5、C++ 致力于性能和抽象之间的平衡

在 C++2003 的时候，C++ 的开发效率还是比较低的，标准库里面没有多线程，没有正则表达式，没有类型推导，没有 FP 特性，没有智能指针，没有 hashmap 等等，只能使用一些开源的库来支持（比如 boost）， 但是到了 C++11/C++14 以后，C++ 对于开发效率提升有显著的提高，提供了很多现代高级语言的特性：

C++ 真的是一门复杂的语言吗？

答案：是的，C++11 可以说是语言特性最多的语言之一。Scala 号称 JVM 上的 C++，也是有很多语言特性。

我们可以看一下语言特性：

标准库还包括下面的内容：

所以说，C++ 语言的语言特性的确很多，正如 Stroustrup 关于使用 C++ 各种语言特性的回应：“你可以做，不意味着你必须这么做(Just because you can do it, doesn't mean that you have to)。” 就像你家里有一个工具箱，里面有很多工具，不用的时候你完全可以收起来，但是一旦你要使用的时候，如果没有这个工具，你就需要花费很多不要的精力去完成。所以不要被 C++ 或者 Scala 这么多的语言特性所吓倒。

也有很多人骂 C++ 的，比如 Linus：C++ 是一门很恐怖的语言，而比它更恐怖的是很多不合格的程序员在使用着它。

为什么有很多骂 C++ 的声音呢？

• C++ 的确有一些不完美的地方，不过很多都是从 C 语言继承过来的，C++ 的标准委员会对于语言特性的添加太慢了；

• 很多人不了解面向对象，对于面向对象不了解的人去使用 C++ 难怪会被别人骂了；

• C++ 比较灵活，有些人喜欢秀自己，导致一些特性被滥用和误用。

不管怎么样，C++ 是一门卓越的语言，虽然不完美，但是只有我们真正去掌握 C++，才会发挥这个语言最大的价值，才能驾驭它，用好他。如果我们都不去深入了解这个语言，不了解 OO 思想，就去指责这个语言，这是不可取的一种态度。

人云亦云的语言之争

现在网络上大量的语言之争，OO 和 FP 之争，C++ 和 Java 之争，Go 和 Scala 之争，Java 和 C# 之争啊。 有时候这与争论只是为了一种广告推销的效果，但是有些程序员却特别热衷于争论某些语言，这些这些争论大部分时候都没有意义，只要我们抓住事情的本质，就不会被业界的各种观点所迷惑。

1、同一维度语言的争论：C VS C++ VS Rust

这三个语言代表了追求性能的系统编程语言，C 语言现在已经不满足时代要求，表达力太弱，不够抽象；C++ 目前来说是现阶段高性能系统编程语言的首选，尤其是 C++11；Rust 语言才刚开始发展，目前不好说，希望后面可以更好的发展。

C++ 由于背负了严重的 C 的历史包袱，有些很 ugly 的东西无法解决。所以还是希望后面出现一种真正能够颠覆 C++，但是必须保留 C++ 现有的有点，解除了 C++ 的历史包袱。

2、不同维度的语言：C++ 和 Go，Scala 和 Java 语言

C++ 和这些高级语言不在一个层面上，新型的语言为了提高开发效率损失了一部分性能，这是一个权衡，C++ 标准委员会也是一直在性能和其他特性之间做权衡，选择最适合 C++ 的语言特性。

所以如果你的程序可以损失一部分性能，那么推荐使用 Go/Scala/Java，这些可以显著提高开发效率。

总结

C++ 语言就是一门追求性能的语言，尤其在今天的 C++1z， 如果加入了 module system、 reflection 反射等特性，那么 C++ 除了是一门传统的系统编程语言，也具备了现代语言应有的特性，而且也有了很多的和正在进行的新的拓展。

所以，在云计算和物联网的今天，C++ 将会重获新生，尤其在数据中心基础设施，移动终端设备。

最后，喜欢 C++11 的赶紧切换到 C++11 吧， 你会发现代码写起来会方便。