对于 C++ 这门语言的一点思考

注：本文部分内容可能引起争议，如有错误，敬请指正

第一次正儿八经的学习 C++ 是在 20 年的 3 月，现在已经是 22 年的 12 月了，差不多快三年的时间，中间来回读了几遍的 C++ Primer 及 Effective C++，Leetcode 上用 C++ 写的题目也有 500 多道，回想过去的时光，不敢说是精通 C++，但也算是有所熟悉，对于 C++ 这门语言也有不少牢骚，干脆就记录一下

我帮各位回顾一下 C++ 的发展历程

C++ 是由 Bjarne Stroustrup 于 1979 年在贝尔实验室开发的一种编程语言。当时，Stroustrup 正在研究一种名为 Simula 67 的面向对象编程语言。他发现 Simula 67 虽然优秀，但由于它的运行速度较慢，并不适合于开发大型系统。因此，他开始着手设计一种新的编程语言，该语言能够兼具 Simula 67 的面向对象特性和 C 语言的运行速度。
C++ 的最初版本被称为 “C with Classes”。它于 1983 年正式推出，并在接下来的几年里经历了许多修改和更新。1985 年，C++ 正式更名为 C++，并于 1989 年推出了最终版本——C++ 2.0。
C++ 在推出后迅速流行起来，并成为许多大型系统的首选开发语言。它的优秀性能和灵活的语法使它成为许多领域的标准编程语言，例如游戏开发、操作系统开发、网络编程等。
随着时间的推移，C++ 也不断演进和发展。例如，1998 年推出了 C++98 标准，2003 年推出了 C++03 标准，2011 年推出了 C++11 标准，并在接下来的几年中又推出了 C++14 和 C++17 等

详细可见 wiki

可以说已经有了 40 多年的历史了，同一个历史舞台的很多语言都没落了，但 C++ 仍然流行，在浏览器，游戏，操作系统等对性能要求较高的领域，都能看见它的身影，这当然要得益于其与时俱进的标准，能够吸收很多优秀的特性，如：模板，异常处理，自动类型推导，还引入了方便的 STL 库，可谓是算法党的福音

C++ 又可以认为是 C 语言的超集，除了某些方面，如：

最常见的差异之一是，C 允许从 void* 隐式转换到其它的指标类型，但 C++ 不允许。

C++ 的效率上差约 5% 多一些

但是 40 多年的历史新特性不断增增改改，再加上其继承于 C 语言又拥有 C 语言的很多特性，在拥有很强兼容性的同时，又让 C++ 变成了一个怪物语言

参差不齐的输出方式

// C
printf("Hello World!\n");
puts("Hello World!");

// C++
cout << "Hello World!\n";
cout << "Hello World!" << endl; // 清空缓冲区

C++ 拥有复杂的输出方式，甚至不同的输出方式混用也会出现问题 熟悉算法竞赛的一定知道 ios_base::sync_with_stdio(false); cin.tie(NULL);

第一个语句将 stdio 与 iostream 的缓冲区同步设置为关，默认是开的

如果为开，C 风格的 IO 和 C++ 风格的 IO 就可以一起用了，但是缺点在与 C++ 风格的 IO 会变得慢

所以我们设置为 false，这样能够加快 C++ 风格 IO 的速度

缺点在于混用 stdio 和 iostream IO 的先后顺序没有同步缓冲区的保护，可能出现异常

所以如果你只使用 C++ 的 IO，建议使用 ios_base::sync_with_stdio(false); 来加快程序运行的速度

cin.tie(NULL); 则将 cin 与 cout 解耦，通常 cin 前都要刷新缓冲区，即 cout << flush;，导致效率很低

当然解耦后，如

cout << "input your name: ";
string name;
cin >> name;

在屏幕上可能不会正常工作，可能先输入才有输出。

不过在算法竞赛中，检验结果看的是 stdout 这个文件描述符

说起 IO，就不得不吐槽下 C++ 反人类的 cout，格式化字符串直到 C++20 才得到解决，但这个标准还不知道要多少年才能成为主流

e.g.

int a, b;
scanf("%d %d", %a, %b); // hard
cin >> a >> b; // easy

printf("result: %d+%d=%d\n", a, b, a+b); // easy
cout << "result: " << a << "+" << b << "=" << a+b << "\n"; // hard
cout << format("result: {}+{}={}\n", a, b, a+b);

即便有了 format，相比较其他语言依然不够方便

a, b= 3, 5
print(f'result: {a}+{b}={a+b}')

let a = 3, b = 5
print("result: \(a)+\(b)=\(a+b)")

在其他设计方面，如非要在每句结尾加 ;，本来是设计上就可以避免的事

C++ 还有很多问题是由于太自由引起的，它给予程序员的自由度太高了，不同水准的程序员写出的代码质量天差地别，而其他语言，如 Java 就没有这种问题

最典型的例子，莫过于指针，C++ 把动态内存分配的权利交给了程序员，这让我们能够更好的利用内存，但给程序员带来了很大的挑战，一不小心就会导致程序崩溃，而在指针中我们总会遇到各种各样的问题

以下的各种指针你能认识哪些

int *p1; // 是一个指向整型的指针。它可以指向任何整型变量。
const int *p2; // 是一个指向常整型的指针。它可以指向任何常整型变量，但不能通过这个指针去更改它所指向的变量。
int const *p3; // 是一个指向常整型的指针。这与 const int *p2 是等价的，它可以指向任何常整型变量，但不能通过这个指针去更改它所指向的变量。
int * const p4; // 是一个常指针。它指向一个整型变量，并且不能更改它所指向的变量。
const int * const p5; // 是一个常指针，指向一个常整型变量。它不能更改它所指向的变量。

int *p6[10]; // 是一个整型指针数组。它有 10 个元素，每个元素都是一个指向整型的指针。
int (*p7)[10]; // 是一个指向包含 10 个整型元素的数组的指针。

void (*func)(int *, double *); // 是一个指向函数的指针。这个函数接受两个参数：一个指向整型的指针和一个指向浮点型的指针。它没有返回值，因为它的返回值类型是 void。

当然 C++ 的引用也能够缓解指针存在的问题，但无疑增加了学习成本

而很多语言都存在的垃圾回收机制，C++ 直到 C++11 才引入了智能指针的库（auto_ptr 那种不算），库出的太晚，且并没有作为特性而存在

并且支持 new 和 make_shared 两种方法赋值，只推荐后一种

C++ 为了极致的性能，在 C++11 又提出了移动语义这种复杂的概念

再深入还有元编程这座大山，C++ 论复杂说第二，真没有语言敢称第一

再谈面向对象的方面，C++ 有着复杂的多继承

对比之下，Swift 使用单继承，但可以遵循多个协议

若要细细对比 C++ 和 Swift，可以看出 Swift 作为一个新兴的语言修改了 C++ 很多使用不舒服的痛点

1. 牺牲了自由性，带来了非常强大的编译前运行检查
2. 使用垃圾回收机制避免了复杂的内存管理
3. 去除了分号，但同时也在同一行有多个语句时也可以用分号，如：var a=3; a=5
4. 引入了可选值，当没有结果时返回 nil，而 C++ 通常我们可能会通过返回 -1，nullptr 的方式解决
5. 去除了繁琐的头文件机制，同一个项目不需要头文件也可直接导入（通过新的访问控制状态 internal 实现），不同项目使用 import 导入，语法上也比 C++ 简单
6. 方便的范围控制，如 for i in 0...3 代表 [0,3], 0..<3 代表 [0,3)
7. for (index, num) in nums.enumerated() 能够同时获取索引及相关值
8. 方便的元组解包，let (a, b) = (2, 3)，而 C++ 既存在 pair 又存在 tuple，语法上存在很大冗余，也很丑陋
9. if 后必须加 {}，统一了风格
10. if，while 后省略了无意义的 ()，使得语法更加简洁

C++ 这门语言学的越多，越发现这门语言包袱之重，兼容 C 及 40 年来的各种标准的整改，让这门语言拥有了更多的特性，让其很“自由”，代价就是写起来有各种的实现方法，可能导致各种问题，很多问题难以定位，更别提修改了

但尽管 C++ 有着各种问题，人们却不得不用它，一方面过去的很多项目都是 C++ 开发的，再使用别的语言重新开发代价太大，另一方面 C++ 的性能仍然首屈一指，很多高性能要求领域还是得用

目前看来指望标准组丢弃历史包袱是不现实的，只能等待一门新兴的语言慢慢取代 C++ 在各方面的地位