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許多C++開(kāi)發(fā)人員則希望C語(yǔ)言灰飛煙滅?!

Q4MP_gh_c472c21 ? 來(lái)源:CSDN ? 作者:CSDN ? 2020-09-29 14:42 ? 次閱讀

70年代初,貝爾實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建了C語(yǔ)言,它是開(kāi)發(fā)UNIX的副產(chǎn)品。很快C就成為了最受歡迎的編程語(yǔ)言之一。但是對(duì)于Bjarne Stroustrup來(lái)說(shuō),C的表達(dá)能力還不夠。于是,他在1983年的博士論文中擴(kuò)展了C語(yǔ)言。 于是,支持類(lèi)的C語(yǔ)言誕生了。 當(dāng)時(shí),Bjarne Stroustrup明白編程語(yǔ)言有許多組成部分,除了語(yǔ)言本身,還有編譯器、鏈接器和各種庫(kù)。提供熟悉的工具有助于語(yǔ)言被廣泛接受。在這種歷史背景下,在C語(yǔ)言的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)C++也是有道理的。 40年后,C和C++都在行業(yè)中得到了廣泛使用。但是,互聯(lián)網(wǎng)上的C開(kāi)發(fā)人員認(rèn)為C++是有史以來(lái)最糟糕的人類(lèi)發(fā)明,而許多C++開(kāi)發(fā)人員則希望有朝一日C語(yǔ)言灰飛煙滅。

1、究竟發(fā)生了什么事?

從表面上看,C和C++都可以滿(mǎn)足相同的用例:高性能、確定性、原生但可移植的代碼,可用于最廣泛的硬件和應(yīng)用程序。

但是,更讓C自豪的是它是一門(mén)低級(jí)語(yǔ)言,更接近匯編。 而C++,從誕生第一天開(kāi)始就充斥了各種奇怪的東西。例如析構(gòu)函數(shù)這個(gè)黑魔法。自作主張的編譯器。盡管很早C++就有了類(lèi)型推斷功能,但是80年代中期的開(kāi)發(fā)人員還無(wú)法接受這個(gè)概念,因此Bjarne Stroustrup不得不刪除了auto,直到C++ 11又重新添加回來(lái)。

從那以后,C++就不斷加入各種工具來(lái)實(shí)現(xiàn)抽象。很難說(shuō)C++是一種低級(jí)語(yǔ)言還是高級(jí)語(yǔ)言。從設(shè)計(jì)目的上來(lái)說(shuō),C++兩者都是。但是在不犧牲性能的情況下,建立高級(jí)抽象是很困難的。于是C++引入了各種工具來(lái)實(shí)現(xiàn)constexpr、move語(yǔ)義、模板和不斷增長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。 從根本上講,我認(rèn)為C信任開(kāi)發(fā)人員,而C++信任編譯器。這是一個(gè)巨大的差異,單憑“兩者的原生類(lèi)型相同”、“while循環(huán)的語(yǔ)法相同”等簡(jiǎn)單一致是無(wú)法掩蓋的。

C++開(kāi)發(fā)人員將有這些問(wèn)題歸咎于C,而C開(kāi)發(fā)人員則認(rèn)為C++過(guò)于瘋狂。我覺(jué)得站在C的角度看C++,這種說(shuō)法也很正確。作為C的超集,C++確實(shí)很瘋狂。一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的C開(kāi)發(fā)人員面對(duì)C++可能沒(méi)有熟悉的感覺(jué)。C++不是C,這就足以引發(fā)互聯(lián)網(wǎng)上的激烈爭(zhēng)論。 然而,雖然我不喜歡C,但也沒(méi)有權(quán)利取笑C。盡管我有一定的C++經(jīng)驗(yàn),但用C編寫(xiě)過(guò)的代碼少之又少,而且肯定是很糟糕的代碼。好的編程語(yǔ)言包括良好的實(shí)踐、模式、慣用寫(xiě)法,這些都需要多年的學(xué)習(xí)。如果你嘗試用編寫(xiě)C++的方式寫(xiě)C的代碼,或者用C的方式編寫(xiě)C++的代碼,那感覺(jué)一定很糟糕。即便你懂C,也不一定會(huì)C++,反之亦然,懂C++也不一定會(huì)用C編程。 那么,我們是否應(yīng)該停止說(shuō)C/C++,為這兩個(gè)不幸的命名而感到悲哀嗎?也不至于。

盡管C++的設(shè)計(jì)理念與C不一樣,但是C++仍然是C的超集。也就是說(shuō),你可以在C++轉(zhuǎn)換單元中包含C的頭文件,這樣依然可以通過(guò)編譯。而這正是造成混亂的地方。

C++不是C的擴(kuò)展,它是由不同的委員會(huì)、不同的人獨(dú)立設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。從邏輯上講,喜歡C++理念的人會(huì)參與C++社區(qū)以及C++標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程,而其他人可能會(huì)嘗試參與C。無(wú)論是C的委員會(huì)還是C++委員會(huì),他們表達(dá)意圖和方向的方式只能通過(guò)各自的最終產(chǎn)品:標(biāo)準(zhǔn);而標(biāo)準(zhǔn)是眾多投票的成果。 然而,編譯器很難知道它正在處理的是C頭文件還是C++頭文件。 extern “C” 標(biāo)記并沒(méi)有得到廣泛一致的使用,而且它只能影響修飾,而不會(huì)影響語(yǔ)法或語(yǔ)義。頭文件僅對(duì)預(yù)處理器有影響,對(duì)于C++編譯器而言,所有內(nèi)容都是C++轉(zhuǎn)換單元,因此也就是C++。然而,人們依然會(huì)在C++中包含C頭文件,并期望它“正常工作”,而大多數(shù)時(shí)候也確實(shí)可以正常工作。

那么,我們不禁想問(wèn):

2、由不同地方的、不同的人開(kāi)發(fā)的C++代碼如何保持C的兼容性?

恐怕很難。 最近,一位同事讓我想起了康威定律: "設(shè)計(jì)系統(tǒng)的架構(gòu)受制于產(chǎn)生這些設(shè)計(jì)的組織的溝通結(jié)構(gòu)。" 根據(jù)這個(gè)邏輯,如果兩個(gè)委員不互相合作,則他們創(chuàng)造的語(yǔ)言也不會(huì)互通。 C++維護(hù)了一個(gè)與C及其標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的不兼容列表。然而該列表似乎并未反映出許多C11和C18中添加、但在C++中不合法的功能。更清晰的介紹請(qǐng)參見(jiàn)這個(gè)維基本科頁(yè)面(https://en.wikipedia.org/wiki/Compatibility_of_C_and_C%2B%2B)。 然而,僅僅列出兩種語(yǔ)言之間的不兼容性,并不足以衡量二者的不兼容性。 那些存在于C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中但主要聲明來(lái)自C的函數(shù),很難聲明成constexpr,更難聲明成noexcept。C的兼容性會(huì)導(dǎo)致性能成本,而C函數(shù)是優(yōu)化的障礙。

許多C的結(jié)構(gòu)在C++中都是有效的,但無(wú)法通過(guò)代碼審查(如NULL、longjmp、malloc、構(gòu)造/析構(gòu)函數(shù)、free、C風(fēng)格的類(lèi)型強(qiáng)制轉(zhuǎn)換等)。 在C看來(lái),這些慣用寫(xiě)法可能問(wèn)題不大,但在C++中可不行。C++具有更強(qiáng)大的類(lèi)型系統(tǒng),不幸的是,C的慣用寫(xiě)法在這個(gè)類(lèi)型系統(tǒng)中鑿了一個(gè)洞,因此實(shí)現(xiàn)C的兼容性需要在安全性方面付出代價(jià)。 別誤會(huì),C++仍然關(guān)心C的兼容性,某種程度上。然而,有趣的是C也很關(guān)心C++,某種程度上。實(shí)話(huà)實(shí)說(shuō),C對(duì)C++的關(guān)心程度可能高于C++對(duì)C的關(guān)心。看來(lái),每個(gè)委員會(huì)還是在乎另一個(gè)委員會(huì)的工作。但我們很不情愿。

C++知道,許多基礎(chǔ)庫(kù)都是用C編寫(xiě)的,不僅包括libc,而且還有zip、png、curl、openssl(!)以及許多其他庫(kù),無(wú)數(shù)的C++項(xiàng)目都在使用這些庫(kù)。C++不能破壞這些兼容性。 但是最近,尤其是在過(guò)去的十年中,C++的規(guī)模已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)C。C++擁有更多的用戶(hù),并且社區(qū)更加活躍。也許這就是為什么如今C++委員會(huì)的規(guī)模是C委員會(huì)的10倍以上。 C++是不可忽視的力量,因此C委員會(huì)必須考慮不破壞C++兼容性。如果非要說(shuō)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)追隨另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)話(huà),那么如今C++是領(lǐng)頭者,而C是追隨者。 現(xiàn)在,C++處于穩(wěn)定的三年周期中,無(wú)論是風(fēng)雨還是烈日,抑或是致命的新疫情。而C每十年左右才發(fā)布一次主版本。不過(guò)這也很合理,因?yàn)樽鳛橐环N較低級(jí)的語(yǔ)言,C不需要發(fā)展得那么快。

C語(yǔ)言的環(huán)境也與C++完全不同。C多用于平臺(tái),更多地用于編譯器。每個(gè)人(甚至他們的狗狗)都會(huì)編寫(xiě)C編譯器,因?yàn)樵撜Z(yǔ)言的特性集很小,所以任何人都可以編寫(xiě)C編譯器。而C++委員會(huì)真正考慮的實(shí)現(xiàn)只有四種,而且在每次會(huì)議上這四種實(shí)現(xiàn)都會(huì)出現(xiàn)。所以,C語(yǔ)言中的許多功能都是與實(shí)現(xiàn)有關(guān)的,或者是可選支持的,這樣各種編譯器不需要做太多努力就可以聲稱(chēng)自己遵從了標(biāo)準(zhǔn),據(jù)說(shuō)這樣委員會(huì)的人會(huì)比較高興。 如今,C++更加側(cè)重于可移植性,而不是實(shí)現(xiàn)的自由。這又是一個(gè)理念的不同。

3、因此,你的提議破壞了C的兼容性

我提議的P2178的一部分理論上會(huì)影響與C的兼容性。這樣的話(huà)所有方案都不會(huì)令人滿(mǎn)意。 有人可能會(huì)說(shuō),你可以先向C委員會(huì)提議你的新特性。這意味著需要召開(kāi)更多會(huì)議。C會(huì)議的嚴(yán)格出席規(guī)則可能導(dǎo)致你無(wú)法參加會(huì)議,這就將那些不愿意花上數(shù)千美元成為ISO會(huì)員的個(gè)人拒之門(mén)外。這是因?yàn)镃委員會(huì)必須遵守ISO的規(guī)則。

而且,如果新的標(biāo)準(zhǔn)剛剛發(fā)布,那么可能還需要等待十年時(shí)間,你的提案才會(huì)被考慮。最重要的是,如果C委員不理解或不在乎你正在努力解決的問(wèn)題,那么你的提案就石沉大海了。或者他們可能沒(méi)有精力來(lái)處理這個(gè)問(wèn)題。而且,可能你也沒(méi)有精力來(lái)處理C。畢竟,你的本意是要改進(jìn)C++。實(shí)際上,哪怕會(huì)議上無(wú)人反對(duì)你的提議(盡管不太可能發(fā)生),如果有人讓你先去跟C委員會(huì)的人討論,就等于給你的提議判了死刑。

另一種可能的情況是,C委員會(huì)接受與C++中存在的版本略有不同的版本。true只能做一個(gè)宏來(lái)實(shí)現(xiàn)。char16_t需要通過(guò)typedef。char32_t不一定是UTF-32。static_assert對(duì)應(yīng)的是 _Static_assert。 這類(lèi)的情況還有很多,我們應(yīng)該責(zé)備C嗎?可能不應(yīng)該。他們的委員會(huì)只是在盡力將C語(yǔ)言做好。反之亦然。在C++20中,指定的初始化器就受到了C的啟發(fā),但采取了略微不同的規(guī)則,因?yàn)槿绻耆粯拥脑?huà)就不符合C++的初始化規(guī)則。 對(duì)于這個(gè)問(wèn)題,我也有責(zé)任。C有VLA。如果當(dāng)時(shí)我在,我一定會(huì)反對(duì)在標(biāo)準(zhǔn)C++中采用它,因?yàn)樗鼘?dǎo)致了太多安全性問(wèn)題。我也會(huì)堅(jiān)決反對(duì)將_Generic添加到C++中的提議。也許_Generic的目的是減少由于缺乏模板或缺乏重載而導(dǎo)致的問(wèn)題,但是C++有這兩個(gè)功能,從我的角度來(lái)看,_Generic并不適合我想象中的C++。 這兩個(gè)委員會(huì)似乎對(duì)于對(duì)方語(yǔ)言的關(guān)心程度也不一樣。有時(shí)我們會(huì)遇到兼容性非常好的情況(std::complex),有時(shí)完全不在乎兼容性(靜態(tài)數(shù)組參數(shù))。 這沒(méi)有辦法。別忘了每個(gè)委員會(huì)都是一群人,他們?cè)诓煌臅r(shí)間、不同的地點(diǎn)投票,而試圖控制結(jié)果會(huì)導(dǎo)致投票毫無(wú)意義。將這些人放在同一個(gè)房間也不現(xiàn)實(shí)。ISO可能會(huì)反對(duì),參與者的不平衡會(huì)導(dǎo)致C的人處于極大的劣勢(shì)。

4、C的兼容性不重要

如果你是C開(kāi)發(fā)人員,那么肯定會(huì)把C視為一種簡(jiǎn)潔的編程語(yǔ)言。但對(duì)于我們其他人而言,C的印象完全不同。 C是通用的、跨語(yǔ)言的膠水,可以將一切緊密地結(jié)合在一起。 對(duì)于C++用戶(hù)而言,C就是他們的API。從這一點(diǎn)來(lái)看,C的價(jià)值在于其簡(jiǎn)單性。請(qǐng)記住,C++關(guān)心的那一部分C是出現(xiàn)在接口(頭文件)中的C。我們關(guān)心的是聲明,而不是定義。C++需要調(diào)用C庫(kù)中的函數(shù)(Python、Fortran、Rust、D、Java等語(yǔ)言也一樣,在所有情況下都可以在接口邊界使用C)。 因此,C是一種接口定義語(yǔ)言。向C添加的內(nèi)容越多,定義接口就越困難。這些接口隨著時(shí)間的推移保持穩(wěn)定的可能性較小。 那么,C++中缺少是否重要?可能并不重要,因?yàn)檫@不太可能出現(xiàn)在公共接口中。

5、如今大家都在談?wù)揅

過(guò)去,C的兼容性是C++的一大賣(mài)點(diǎn)。但如今,每個(gè)人(甚至他們的金魚(yú))都懂C。Rust可以調(diào)用C函數(shù),Python、Java、一切語(yǔ)言都可以!甚至怪異的Javascript都可以在WebAssemby中調(diào)用C函數(shù)。 但是在這些語(yǔ)言中,接口是顯式的。該語(yǔ)言提供的工具可以公開(kāi)特定的C聲明。當(dāng)然,這比較麻煩。但這可以讓接口非常非常清晰。而且還是有界的。例如,在rust中,調(diào)用C函數(shù)并不會(huì)迫使Rust犧牲某些設(shè)計(jì)來(lái)容納C子集。實(shí)際上C是被包含進(jìn)去的。

modconfinment{usestd::{c_char};extern"C"{pubfnputs(txt:*constc_char);}}pubfnmain(){unsafe{confinment::puts(std::new("Hello,world!").expect("failed!").as_ptr());}}

6、編譯器資源管理器

除非C的ABI發(fā)生變化,否則這段代碼可以一直正常運(yùn)行。而且Rust/C的邊界非常清晰、不言自明。 因此,C++可能是為C兼容性付出最多的語(yǔ)言。 更糟糕的是,打開(kāi)任何C的頭文件,你很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)一堆#ifdef __cplusplus。沒(méi)錯(cuò),C++的兼容性往往需要大量C開(kāi)發(fā)人員的工作。兼容性一直是海市蜃樓。很多人都知道我的這條推文:

7、我們?cè)摵稳ズ螐模?/p>

我認(rèn)為兩個(gè)委員會(huì)都在嘗試更多地溝通。他們計(jì)劃明年在波特蘭召開(kāi)會(huì)議(盡管這個(gè)計(jì)劃可能會(huì)變)。溝通是一件好事。 但是雞同鴨講的溝通效果會(huì)非常有限。兩種語(yǔ)言的設(shè)計(jì)支柱可能都不協(xié)調(diào)。我會(huì)努力建議提供一個(gè)模板。但是首先我得吐槽C語(yǔ)言沒(méi)有模塊、沒(méi)有命名空間,以及整個(gè)宏是什么玩意兒。 也許可以將C++能接受的C子集約束在C99上?也許兩種語(yǔ)言都需要找到一個(gè)共同的子集并獨(dú)立地發(fā)展?也許extern C需要影響解析。如果C++經(jīng)歷了多個(gè)時(shí)代,那么C可能是其中之一。

也許我們需要接受將C作為C++的子集,但唯一的方法是將WG14融入到WG21中。 現(xiàn)狀可能不會(huì)改變。C++可能永遠(yuǎn)也無(wú)法從自己的起源中解脫,而C可能永遠(yuǎn)都要與那些頂著C語(yǔ)言之名的骯臟特性戰(zhàn)斗。

-END-

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原文標(biāo)題:C語(yǔ)言與C++40 年的愛(ài)恨情仇!

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    C7000優(yōu)化C/C++編譯器

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    <b class='flag-5'>C</b>7000優(yōu)化<b class='flag-5'>C</b>/<b class='flag-5'>C++</b>編譯器

    C2000 ePWM開(kāi)發(fā)人員指南

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    發(fā)表于 09-07 09:45 ?0次下載
    <b class='flag-5'>C</b>2000 ePWM<b class='flag-5'>開(kāi)發(fā)人員</b>指南

    ModusToolbox 3.2在c代碼中包含c++代碼的正確步驟是什么?

    使用 ModusToolbox 3.2 我有一個(gè)用純 C 語(yǔ)言編寫(xiě)的 XMC4700 項(xiàng)目。 我正在嘗試添加一些 C++ 函數(shù),并將其合并到我的原始代碼中。 我可以構(gòu)建獨(dú)立的 .cpp/.hpp
    發(fā)表于 07-23 08:21

    C++語(yǔ)言基礎(chǔ)知識(shí)

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    發(fā)表于 07-19 10:58 ?8次下載

    C++中實(shí)現(xiàn)類(lèi)似instanceof的方法

    函數(shù),可實(shí)際上C++中沒(méi)有。但是別著急,其實(shí)C++中有兩種簡(jiǎn)單的方法可以實(shí)現(xiàn)類(lèi)似Java中的instanceof的功能。 在 C++ 中,確定對(duì)象的類(lèi)型是編程中實(shí)際需求,使開(kāi)發(fā)人員
    的頭像 發(fā)表于 07-18 10:16 ?867次閱讀
    <b class='flag-5'>C++</b>中實(shí)現(xiàn)類(lèi)似instanceof的方法
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