C++：在「替代」中迎來「轉機」的 2022 年！

【CSDN 編者按】告別各種不確定的 2022，我們迎來了嶄新的 2023 年，歲末年初，大家都有寫總結的習慣，回顧與展望。作為知名的 C++ 開發人員，Bartlomiej Filipek 在自己的部落格上對 C++ 2022 進行了非常全面的總結。CSDN 組織譯者進行了編譯。

原文連結：https://www.cppstories.com/2022/cpp-status-2022/

未經授權，禁止轉載！

作者 |Bartlomiej Filipek

譯者 | 昕慈 責編 |夢依丹

每三年更新一次新功能、新標準的 C++ 在過去幾年的表現著實有點「穩定」和「無聊」，甚至微軟Azure CTO 直接呼籲大家停用 C++。但 2022 年可以說是 C++ 的一個歷史轉折。

下面一起來看看 2022 年發生的一些事情。

背景

2022 年，通過諸如 ISO 委員會會議等現場會議可以觀察到，編譯器供應商似乎正忙著完成對 C++ 20 以及一些 C++ 23 元素的支持，ISO 委員會致力於完成 C++ 23 最後的部分以及 C++ 26 的一些特性。

在 2022 年年中左右，一些不確定性因素出現——某些具有影響力的組織宣佈了新的程式語言：Val（由 David Abrahams 領導）、Carbon（由Google支持）、CppFront（由 Herb Sutter 領導）。

同時，作為開發者的我們在社區中看到了各種改進和反饋循環。例如，Vittorio Romeo 解決了 std::move, std::forward 以及其他一些小程序長期存在的調試性能問題。驚喜的是，供應商很快就實現了這些建議。

總的來說，我認為 2022 年的主要趨勢如下：

• C++23 特性凍結

• C++20 被採用

• 新語言

• 反饋循環以及更好的工具

此外，這一年還發布了 ChatGPT ，雖然 ChatGPT 與 C++ 沒有直接的聯繫，但它可以極大地影響我們編寫程序、學習甚至教學的方式。簡而言之，ChatGPT 證明了它可以成為各種任務的便捷助手。

從時間軸看 C++

為了更好地了解背景，讓我們來看看 2022 年發生的主要事件。

C++ 17 的編譯器支持

幾乎所有主流編譯器都支持 C++ 17，只有少數例外，比如缺少 from_chars, to_chars 的浮點指針支持，或者並行演算法的問題。

如果你想學習 C++ 17 的所有特性，可以參考：https://www.phoronix.com/news/GCC-11-Cpp-17-Default

C++ 20 的編譯器支持

截至 2022 年年底，只有 MSVC（VS 2022 17.0）完全支持該標準。即將發佈的 GCC 13.0 擁有最多的特性，而 Clang（16.0）則稍微落後。缺少或存在問題的主要特性是模組、std::format, std::chrono 附加和協程，不過這些問題正在被慢慢解決。

以下是標準中添加的一些比較好的功能：

• 模組

• 協同程序

• 概念以及標準庫中的概念

• 範圍

• 運運算元<=> 及其在標準庫中的使用，簡化了運算子重寫規則

• 文字格式-std::format

• 日曆和時區

• jthread, 信號量、更多原子、障礙和更多併發性的東西

• consteval 和constinit

• constexpr 演算法，向量，字串，記憶體分配

• std::span

• ……

下面是編譯器對語言特性的註釋：

關於庫的特性：

C++ 23 的編譯器支持

2022 年的新標準是值得關注的，委員會在 2022 年 6 月的 ISO 會議之後宣佈它進入了「功能凍結」階段。

下表是一些語言特性及其在編譯器中的當前支持：

而最令人興奮的事情之一是標準中添加了 P2718R0，這是對 P2012「Fix the range‐based for loop」的改進。

簡而言之，你可以這樣寫：

std::vector createStrings();for (char c : createStrings().at(0)) // <{// some code...}

自 C++ 20 開始，上面的 for 循環語句就存在 Bug，因為我們訪問的臨時對象的生命週期已經結束。而在 C++ 23 中，循環表達式中所有臨時對象的生命週期都將被延長，而不僅僅是第一個。

下表是關於庫的一些改進：

ISO C++ 會議

2022 年召開了三次 ISO 會議，包括兩次虛擬會議和一次全體投票會議，分別在 2 月和 6 月舉行。

會議提出，計劃完成 C++ 23 的草案，並修正了一些報告的問題，將於 2023 年春天發送到出版機構。我們可以期待 C++ 23 在 2023 年秋季左右正式發佈。

三個主要編譯器

想要達成 C++ 標準，編譯器供應商和庫團隊將有很多工作要完成。下面一起來了解三個主要的編譯器：MSVC、GCC 和 Clang。

Visual Studio

MSVC 團隊已經重寫了編譯器基礎結構，可以相對快速地推出新功能，該團隊甚至兩次宣佈支持 C++ 20。

此公告主要針對, 以及 的一些額外更改和 DR 標準進行修復。如果能夠完成，implementation 將再次穩定運行。

GCC

當前穩定版本 GCC 12.2 是 2022 年 8 月發行的 GCC 12 系列，即將發佈的 GCC 13 預覽版可參考：https://gcc.gnu.org/gcc-13/changes.html

性能調試

讓我們擴展一下性能和反饋循環相關內容，可以參考 Vitorio Romeo 的這篇文章：https://devblogs.microsoft.com/cppblog/improving-the-state-of-debug-performance-in-c/

簡而言之，多虧了 msvc::intrinsic 屬性，團隊成功地註釋了一些移動類函數，在某些情況下，17.4 中生成的程式碼產生了 226 條指令，而 17.5 只給出了 106 條。

相關的發佈說明了，如今 std::movestd::forward std::move_if_noexcept, 以及 std::forward_like 將不會在生成的程式碼中產生函數調用，即使在調試模式下也是如此，這是為了避免在調試版本中造成不必要的開銷。因此/permissive-或者其他可以暗示它的標誌（例如/std:C++20或std:C++latest）是很有必要的。

此外，Vittorio 還報告了兩個錯誤：分別在 libstdC++ 和 libC++ 中使用std::move 導致調試性能惡化。這兩個問題似乎在 GCC 和 Clang 中得到了修復，如今它們已經可以摺疊簡單的指令。

總而言之，在 C++ 的調試方面仍然有很多工作要做，不過正如我們所看到的，目前社區運行良好，在傾聽了使用者的需求之後，供應商也進行了相應的改進。

C++ 的繼承語言及其安全性

ISO C++ 的發展過程很慢，效率過低，甚至在委員會中也有很多「神聖」的爭論，特別是關於「不破壞 ABI」之類的問題。

在某些情況下，我們能看出標準中存在的一些問題，也知道如何修復它們，但因為無法破壞 ABI，所以除了添加一些俗套的變通方法以外什麼也做不了。一些諸如來自Google的團隊對此感到氣餒，轉而創建了一些新的 C++ 方案。

推薦你閱讀 Lucian Radu Teodorescu 所著的《The Year of C++ Successor Languages》。從這篇文章中可以了解到，儘管大眾對於 C++ 的批判很多，但它依然在過去的 30 年間始終穩居程式語言的前 4 名。批判者認為，該語言太大、太複雜，有些功能應該被刪除，也存在很多達不到的功能。

恰好是這些批判促使了一些新的程式語言誕生——它們想要替代 C++ 成為系統主導程式語言。2022 年，C++ 主體會議發佈了三種語言，分別是 Val、Carbon 和 CppFront，文章中分別介紹了這些語言，以及對其作為 C++ 後繼者的潛力進行了批判性的闡述。

• Val：由 Dave Abrahams 和 Dimitri Racordon 發起，深受 Swift 的影響，看似條理清晰，易於使用（參見https://www.val-lang.dev/）

• Carbon：由Google支持（Chandler 的說法是 Adobe 也支持)，「感覺它就像是一個 C++ 清理項目。」

• CppFront/Cpp2：由 Herb Sutter 領導，它想要更好的語法和預設值，但仍然編譯為C++。

綜上所述，有競爭總是好的，C++ 可能受益於其他語言，並且和 Carbon 或 Rust 交換特性。更重要的是，在 2022 年 C++的「安全性」發展似乎更為明顯，可參考以下報告。

關於 ChatGPT

YouTube 中有一條名為「AI 和 ChatGPT 可以取代 C++ 程式設計師嗎」的 C++Weekly 視訊，視訊中 Jason Turner 用機器人做實驗，有時候它可以創建有效的響應，但仍須注意一些細節，得出結論是這個聊天機器人可以成為一個非常有用的編碼助手！

一封來自 Educative 創始人 Fahim ul Haq 的郵件這樣寫到：

像 ChatGPT 這樣的人工智慧將改變軟體開發的格局，但並非以許多人所關心的方式。作為一名軟體工程師和開發人員學習的倡導者，我相信 ChatGPT 可以幫助我們製作更好的軟體，但它不能取代開發人員的工作。

關於聊天機器人，Fahim 還提出了這樣的想法：

「ChatGPT 將使編碼更加高效和無誤。由於它可以適應更復雜的需求，我們可以期待它幫助消除繁重的工作，加快生產力和測試。」

隨著諸如 ChatGPT 這樣智慧助手的發展，許多佔用開發人員的乏味任務在未來十年可能會消失，包括自動化單元測試、基於參數生成測試用例、分析程式碼以建議安全最佳實踐，以及自動化 QA。

這就更不用說學習和教學能力了，我們可以想象一位友好的「C++ 導師機器人」，你可以向它學習程式語言，或者像在工作中請教專家同事一樣向它詢問任何語言特性。也許我們將在 2023 年看到更多鼓舞人心的工具，有些可能是專門為 C++ 而設計的。

年度書籍

以下是 2022 年或 2021 年年底出版的一些精選書籍：

C++ 受歡迎程度

2022 年，C++ 在各種程式語言的「流行度」排行榜上似乎有了穩定的增長。在 TIOBE 最新公佈的年度程式語言中，C++ 以年增幅 4.62% 的人氣摘得桂冠，成為 2022 年度程式語言。

下面是 Stack Overflow 調查和 TIOBE 索引資料：

在 2022 年 11 月初，還有這樣一篇有趣的文章，名為《有才華的 C++ 開發人員正在枯竭》，以下是摘自文章的片段：

安東尼·皮科克（Anthony Peacock）曾在 Citi 和 Citadel 擔任量化分析師，他說：「不可能找到擁有真正高水平 C++ 技能的人，但這正是每個交易公司都想要的。」

即使 Carbon、Rust 或 CppFront 正處於拐點處，但仍然有大量的 C++ 程式碼需要維護。更重要的是，像金融這樣的許多領域仍然使用 C++ 作為他們的底層基礎語言。

關於 C++ 的一些調研

作者在 2022 年 12 月 12 日展開了關於 C++ 使用情況的年度調研，收到了 649 份反饋。下面是關於調研結果的總結（以下數字總和不等於 100%）。

C++ 標準使用：在日常生活中，你使用哪種 C++ 標準?

結果顯示，C++ 17 使用最多，C++ 20 增幅最多，從 2011 年的 28.8% 增長至 2022年的 42.2%，而 C++ 11/14 穩定在 28% 左右。

關於 C++ 17：對 C++ 17 使用程度如何?

關於 C++ 20：你對 C++ 20 有什麼經驗?

編譯器使用方面：GCC 仍然是大多數人的選擇。

IDE 方面：

你還使用了哪些額外的工具?

2022 年發生的與 C++ 有關的美好事情有哪些？這是一個開放性問題，基於留言的受歡迎程度，我們摘取了部分內容：

• C++ 語言的更新和標準：語言的更新，比如 C++ 20 和 C++ 23 的發佈，以及採用了新的特性和建議。

• 新的語言：Carbon/Cpp2/Val，並在社區中引發了關於下一步的討論。

• 會議和活動：像往常一樣，CppCon 和 Meeting C++ 這樣的會議得到了很多投票。

• 書籍和資源：「C++ 之旅」、「安全地擁抱現代 C++」和「Klaus Iglberger 關於軟體設計的書」在答案中非常受歡迎。

• YouTube 頻道：尤其是 Jason 's Turner、Cppcon Channel YouTube、Meeting C++ YouTube

• 個人項目和學習：用於個人項目或學習更多關於 C++ 的知識，以提高技能和對語言的理解。

• 編譯器支持：新 C++ 標準的編譯器支持是 C++ 社區的基本發展方向。

• C++ 的受歡迎程度：回答中提到了 TIOBE 和其他排名。

此外，還有一些好訊息分享：

• 「我們公司遷移到了 C++ 20」

• 「我從 C++14 到 C++20 完成了個人進階」

• 「我剛剛又找到了一份 C++ 的工作，我很喜歡它」

總結

目前 C++ 正處於一個十字路口：一方面，它發展現狀良好，有很多新特性、編譯器支持以及很酷的工具（甚至更好的調試性能）；另一方面，許多專家正努力使這門語言從本質上更加安全，並解決一些長期存在的問題（打破了 ABI 的討論）。這就是為什麼有些專家試圖從一些新鮮的東西開始，通過創建一個新的賽道來改進 C++。這些新語言直接被編譯為 C++（如 CppFront），或者與 C++ 具有健壯的互操作性（如 Carbon）。

也許在未來，我們將使用更加安全的 C++ 2 語言進行編寫，並且在相同的項目中仍然保留一些優秀的 C++ 遺留檔案。希望良好的競爭可以把 C++ 推向新的歷史舞臺，併為我們提供更好的功能和更安全的程式碼。

最後，你對 2022 年的 C++ 有什麼看法？對你來說最重要的事件/訊息是什麼？歡迎留言討論。