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C++过去的这一年

AI科技大本营  · 公众号  · AI  · 2020-02-01 12:08

正文

作者 | Bartek

译者 | 苏本如，责编 | 屠敏

出品 | CSDN（ID：CSDNnews）

【导读】本文旨在让我们回顾 C++ 2019年里的变化和发展！我们将重点关注本年度里 C++ 上发生的重大事件，标准的发展，工具的变化等等……


以下为译文：

免责声明：本文提出的观点仅代表个人立场，并不代表整个ISO C++标准委员会的意见。


简介


以下是本年度最让我关注的三大方面：

  • C++ 20即将发布。
  • 开发工具。
  • C++在开发者中的稳定位置。
请继续阅读以获得对以上三大方面的全面了解。

重大事件时间表


下表按日期顺序列出了本年度C++发生的重大事件：

对C++11/14的编译器支持


为了保持完整性，笔者在这里先提醒一下：Clang（从版本3.4开始），GCC（从版本5开始）和Intel C++ Compiler（从版本15开始）已经完全支持C++ 11/14。
Visual Studio团队宣布Visual Studio 2017 15.7版完全支持C++ 17，这也意味着它对C++ 11/14的支持。现在，你可以构建复杂的代码库，如boost：：hana或range v3。
既然C++ 11/14在所有主流编译器中都得到了支持，那么就不存在任何理由不使用现代C++了。

对C++ 17的编译器支持


C++17作为ISO/IEC 14882标准:2017 编程语言–C++发布于2019年12月。
你可以在这里下载一个免费的官方文档的最终版：N4700, 2017-10-16, PDF。
支持C++的编译器的一份完整列表可以参考这里：C++17 编译器支持。
你也可以阅读我的博客文章：C++17特性(https://www.bfilipek.com/2017/01/cpp17features.html)。
关于C++17的语言特性：
从Clang版本5.0、 GCC版本8.0、 Visual Studio版本15.7和Intel C++ Compiler版本19.0.1开始，所有编译器都支持C++17的语言特性。
标准库上还有更多的工作需要完成，特别是针对并行算法和文件系统等重要问题的工作。
对于std :: filesystem的支持，你需要GCC版本8.1（或者支持更好的版本9.1）、Clang版本3.9（或者支持更好的版本7.0）和Visual Studio 2017版本15.7。
并行算法的更新最早在Visual Studio 2017 15.7中提供，但是随着之后的更新，MSVC团队又添加了更多算法。
接下来可以使用的是Intel PSTL实现，它也被添加到GCC版本9.1中。你需要Intel线程构建块(TBB - Threading Building Block) 作为后端实现（欲知详情，请参考下面这篇文章）：
在Linux和macOS上使用GCC 9.1和Intel TBB实现C++ 17 STL并行算法（作者：Paul Silisteanu） ：https://solarianprogrammer.com/2019/05/09/cpp-17-stl-parallel-algorithms-gcc-intel-tbb-linux-macos/
而Clang库对并行算法的支持还需要继续等待。
另一个问题是低层转换函数的实现。
Visual Studio从版本15.7开始支持在from_chars() / to_chars()函数中支持整形参数，在版本15.8中又添加了对from_chars（）的浮点支持。但是完全一致的支持直到版本16.4（对to_chars（）的浮点支持）才开始可用。
到目前为止Clang和GCC版本只支持整数。原因可能是MSVC STL（标准模板库）的实现是开源的，我们可以预期一些代码将被移植到其他标准库实现中。

C++20


关于C++20的讨论今年占据了主导地位。在德国科隆举行的夏季ISO C++标准会议后，C++20的特性已经冻结。在稍晚时间举行的贝尔法斯特C++标准会议上，第一批国家机构的一些意见得到了解决。
总之，这意味着我们明年发布新的C++标准的道路会一马平川！
下面列出C++20的主要特性：
  • 模块（Modules）
  • 协程（Coroutines）
  • 标准库开箱即用的概念（Concepts）
  • 范围（Ranges）
  • constexpr支持：new/ delete，dynamic_cast，try/catch，虚拟
  • constexpr 向量和字符串
  • 计时（Chrono）：日历、时区支持
  • std::format – 详见此处C++20中的std::format
  • std::span
  • std::jthread
更重要的是，很多C++ 20的特性在流行的编译器中已经实现了。像模块（Modules）支持这种最重要的工作仍然没有完成（我们只是完成了一些实验性的Module-TS实现）。
像以往一样，完整的编译器支持列表可以在cppreference网站：C++20编译器支持页面（https://en.cppreference.com/w/cpp/compiler_support#cpp2a）上找到。但是我想在这里列举几个：

ISO C++标准会议


今年共计举行了三次C++标准委员会会议，分别在夏威夷的科纳、德国的科隆和北爱尔兰的贝尔法斯特举行。似乎今年的委员会更愿意留在欧洲。
这里可以找到所有的会议计划，包括：即将举行的会议和已经结束的会议（https://isocpp.org/std/meetings-and-participation/upcoming-meetings）。
下一次会议将于2020年2月在布拉格举行。
二月: 夏威夷科纳会议
在这次会议上，下列C++新特性投票后被批准纳入了C++20标准:
  • 模块 - P1103!
  • 协程 - N4736!
  • 将结构化绑定扩展为更像变量申明 - P1091R3
  • std::polymorphic_allocator<> - P0339
  • std::midpoint和std::lerp - P0811
  • std::execution::unseq执行策略 - P1001
  • std::ssize 返回有符号数的自由函数 - P1227
  • 查找时预先计算hash值 - P0920
并行化TS 第二版也被作为以下标准发布：
ISO/IEC TS 19570:2018编程语言 - 用于并行化的C++扩展技术规范（https://www.iso.org/standard/70588.html）。
这次会议的主要会议报告摘要可以从如下两个链接找到：
r/cpp: 2019-02 科纳ISO C++标准委员会会议报告（https://www.reddit.com/r/cpp/comments/au0c4x/201902_kona_iso_c_committee_trip_report_c20/）和科纳会议后的邮件列表（https://isocpp.org/blog/2019/03/2019-03-post-kona-mailing-available）。
其他版本的会议报告链接如下：
  • Herb Sutter – 会议报告:冬季ISO C++ 标准会议（科纳）
  • Botond Ballo - 会议报告: 2019年2月科纳C++标准会议
  • cor3ntin – 科纳会议报告
  • Timur Dumler – 会议报告：2019年2月夏威夷科纳ISO C++标准委员会会议
七月: 德国科隆会议
这次会议是C++20标准的特性冻结会议。这是最后一次投票的机会。
另外，有一个主要的特性在这次会议上从草案中淘汰了。虽然Contracts（合约）很有吸引力，但实际上，委员会未能就最后的实施要点达成一致。因此，最后的决定是最好成立一个独立的研究小组，尝试在C++ 23中纳入这一特性。
这次会议批准的一些重要特性和变化如下：
  • 合约（Contracts）从C++20中移除，Contracts研究小组成立。
  • 文本格式化支持：std::format("For C++{}", 20) - P0645
  • C++20同步库 - P1135
  • constexpr 内存分配 - P0784
  • constexpr std::vector - P1004
  • constexpr std::string - P0980
  • 线程可中断 join 支持（Stop Token） - P0660
  • source_location - P1208
  • using enum - P1099
  • constinit关键字 - P1143
  • 数学常量 (std::numbers::pi和 friends) - P0631
  • 将概念（Concepts）的命名方式从PascalCase（驼峰式命名法）改为snake_case（蛇形命名法） - P1754
  • 废弃volatile关键字 - P1152
  • 布局兼容性和指针互易性特征 - P0466
  • 构造函数的nodiscard 属性 - P1771
  • 改进的iterator concept hierarchy - P1207
  • Move-only视图 - P1456
  • 附加视图和range适配器 - P1035
  • 运算符<=>加入标准库 - P1614
  • 类模板参数推导的扩展 - P1021
这次会议的主要议程报告摘要可以在下面两个地方找到：
  • r/cpp thread - cologne meeting（https://www.reddit.com/r/cpp/comments/cfk9de/201907_cologne_iso_c_committee_trip_report_the/）
  • post Cologne mailing（https://isocpp.org/blog/2019/08/2019-08-post-cologne-mailing-available）
会议报告:
  • Herb Sutter – 会议报告：夏季ISO C++ 标准会议（科隆）
  • Timur Dumler – 会议报告: 2019年7月德国科隆C++委员会会议,
  • Botond Ballo – 会议报告: 2019年7月德国科隆C++ 标准会议
  • Silexica – 会议报告: 2019年度德国科隆ISO C++会议
  • Guy Davidson – 德国之行：科隆会议报告
十一月，北爱尔兰贝尔法斯特会议：
这一次，委员会不再投票任何新的特性，他们的大部分时间花在解决国家机构针对C++ 20草案提出的意见。
主要的会议报告发布在r/cpp网站上，会后的邮件列表地址为: https://isocpp.org/blog/2019/12/2019-11-post-belfast-mailing-available
其他的会议报告有：
  • Herb Sutter - 会议报告：秋季ISO C++ 标准会议（贝尔法斯特）
  • Botond Ballo - 会议报告：2019年11月贝尔法斯特C++标准会议
  • Ben Craig    会议报告：贝尔法斯特的独立错误
  • Guy Davidson - 在我家后院召开的WG21会议: 贝尔法斯特会议报告

编译器最新版本及说明


下面列出编译器的最新版本和最引入注目的更新。
Visual Studio
最新版本是Visual Studio 2019版本16.4，最后一次更新发生在12月3日。
– 版本说明：https://docs.microsoft.com/en-us/visualstudio/releases/2019/release-notes
今年推出了新版Visual Studio 2019！它为已经非常出色的集成开发环境（IDE）带来了许多新的特性和增强功能。
这里是最初发布时的博客文章：
Visual Studio 2019: Code faster. Work smarter. Create the future. | Visual Studio Blog（https://devblogs.microsoft.com/visualstudio/visual-studio-2019-code-faster-work-smarter-create-the-future/）。
一些重要的特性：
  • 基于Visual Studio IntelliCode的人工智能辅助代码补全。
  • 在C++ MSBuild和CMake项目中对 Clang 和 MSVC 的 Clang-Tidy 的支持。
  • AddressSanitizer支持 Windows 上使用 MSVC 编译的项目
  • 和CMake更好的集成。
  • 概念（Concepts）在版本16.3 中可用
  • 对to_chars()的全面支持, 完善了C++17中的要求。
  • 提供了一个名为C++ Build Insights的新工具集。欲知详情，请参阅C++团队博客。
另一个主要的更新来自Cppcon大会，MSVC团队在会上宣布将他们的标准模板库实现开源！详情请参见：
MSVC宣布开源其标准模板库实现 | C++ 团队博客（https://devblogs.microsoft.com/cppblog/open-sourcing-msvcs-stl/）
一些其他新闻:
  • AddressSanitizer (ASan)在 Windows上支持MSVC | C++ 团队博客
  • 在Visual Studio中使用clang-tidy进行代码分析 | C++ 团队博客
  • Visual Studio 2019版本16.3开始支持C+20 Concepts特性 | C++团队博客
这里有一个关于C++标准（包括C++20）的一致性的文档：
Microsoft C++语言一致性清单（https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/overview/visual-cpp-language-conformance?view=vs-2019）。
GCC
最新的稳定版本9.2，发布于8月12日，详情请参见：GCC9发布系列更新（https://www.gnu.org/software/gcc/gcc-9/）。
  • GCC对当前C++特性的支持（https://gcc.gnu.org/projects/cxx-status.html）
  • Libstdc++ 状态（https://gcc.gnu.org/onlinedocs/libstdc++/manual/status.html）
Clang
最新的稳定版本9.0，发布于2019年9月19日。详情请参见：版本发布说明
  • Clang对当前C++特性的支持（https://gcc.gnu.org/projects/cxx-status.html）
  • libc++ C++1z 状态（https://gcc.gnu.org/onlinedocs/libstdc++/manual/status.html）
Intel Compiler
最新版本19.1，发布于2019年4月2日。详情请参见：版本发布说明（https://software.intel.com/en-us/articles/intel-cpp-compiler-release-notes）
  • Intel® C++ Compiler对C++14特性的支持（https://software.intel.com/en-us/articles/c14-features-supported-by-intel-c-compiler）
  • Intel® C++ Compiler对C++17特性的支持（https://software.intel.com/en-us/articles/c17-features-supported-by-intel-c-compiler）
C++ Builder
最新版本为Rio 10.3 更新3，于2019年11月21日发布，详见版本发布说明。
集成开发环境（IDE）- Embarcadero C++ Builder使用了一个经过修改的Clang编译器（版本5.5）和一个Dinkumware标准模板库（STL）实现，它可以与Win32和Win64应用程序一起工作。这是一个功能全面的IDE，用于从单一C++代码库构建iOS、安卓、Windows和macOS应用程序。
一些相关新闻:
  • 版本10.3.2新增功能：用于64位Windows环境的C++17 -- 实现在所有Windows环境下使用C++17 Clang编译器。
  • 新的Delphi和C++Builder RAD服务器课程，已在Embarcadero学院、 Embarcadero博客站点、开发者工具和IDERA社区提供
  • RAD Studio 10.3新增功能: C++17的异步代码补全，以及其他功能
这里是一份C++特性的一致性清单：编译器对现代C++语言特性的支持（http://docwiki.embarcadero.com/RADStudio/Rio/en/Modern_C%2B%2B_Language_Features_Compliance_Status）

各种工具


当编译器帮助C++代码完成了主要任务时，我们也不能忘记其他工具的重要性。
以下是一些重要的工具，值得了解一下：
Clang 工具:
Clang/LLVM 提供了许多强大的实用程序，例如：
  • Clang Tidy
  • Clang-Include-Fixer
  • AddressSanitizer
  • MemorySanitizer
  • 对于Visual Studio，你可以使用Clang Power Tools，它是Visual Studio的一个扩展.
  • 它由Victor Ciura开发 (@ciura_victor)。
  • 最新版本 5.5于2019年12月18日发布. 详见版本变更日志。
  • 它同时还有一个付费版本。
集成开发环境
Visual Assist – 最新版本发布于2019年11月11日。详见：
  • Tomato Soup博客文章 | Visual Assist 版本2353已经可用（https://blog.wholetomato.com/2019/11/11/visual-assist-build-2353-is-available/）。
ReSharper C++ - 最新版本为2019.3， 详见：
  • ReSharper C++博客文章 | ReSharper C++ 版本2019.3: 支持C++20概念,类型提示, #includes排序, 和其他特性（https://blog.jetbrains.com/rscpp/resharper-cpp-2019-3/）。
CLion - 最新版本为2019.3， 详见：
  • CLion博客文章 | CLion 2019.3：一个专注于性能和一些期待已久的增强功能的高质量发布（https://blog.jetbrains.com/clion/2019/11/clion-2019-3-release/）。
Cevelop版本1.13.0 发布（https://www.cevelop.com/2019/10/23/cevelop-1.13.0-release.html）。
为了更好地理解代码，你还可以使用SourceTrail。它最近作为完全免费版本发布！详见：
SourceTrail开发者博客 | SourceTrail现在已是免费的开源软件。
代码分析器：
CppDepend 版本2019.3：
  • CppDepend – 2019.3版本的新功能（https://www.cppdepend.com/cppdependv2019）!
  • 今年，该团队增加了对如下工作的支持：MISRA编码准则、VS 2019、QT项目、UI简化和嵌入式项目。
PVS-Studio：这是一个使用C、C++和C#编写的，用于在程序源代码中进行错误检测的工具。在Windows和Linux环境下都能够工作。
  • 最新版本是PVS-Studio 版本7.05，请参阅今年的所有发布说明（https://www.viva64.com/en/m/0010/）。
  • 今年的一些显著改进包括：.NET Core 3和3.1项目分析、MISRA编码准则支持、40多项新检查、对Java和SonarQube插件的支持。
包管理器：
Conan– 版本1.21已经可用。
Microsoft/vcpkg: VC++打包工具– 一个适用于Windows、Linux和MacOS环境的开源C++库管理器。

C++相关会议


我们没有理由抱怨C++会议的缺乏。实际上今年有很多会议机会，尤其是在春季和秋季，下面是几个会议的例子：
  • CppCon – 2019年9月举行
  • C++Now – 2019年5月举行
  • Meeting C++ - 2019年11月举行
  • ACCU – 春季会议在2019年4月举行，秋季会议在11月举行
还有很多其他的会议，如：Code::Dive、C++意大利大会、C++ on Sea、C++ 意大利日、C++俄罗斯大会、核心C++ 2019大会、等等。
如果你没有参加过任何一个会议，你可以在YouTube上快速输入它的名字，就会从中找到大部分演讲的视频，这很令人惊讶。你也可以使用一些网络搜索引擎很容易地找到相关会议报告。
以防万一，这里是ISO C++ 网站上的全球注册会议的链接：C++全球会议和 FAQ（https://isocpp.org/wiki/faq/conferences-worldwide/）。


社区和用户组


用户组提供给你遇见其他C++程序员，分享你的经验和学习新事物的机会。我强烈建议你定期访问这些用户组，或者至少偶尔访问一次。
我很高兴，我所在的城市（Cracow）的用户组C++ Krakow用户组（https://www.meetup.com/C-User-Group-Cracow）：今年将继续存在，如果你住在附近的话可以加入！
如果你在查看完这个全球用户组列表后确认你附近没有C++用户组。你还可以加入如下用户组：
  • C++ Slack频道: https://cpplang.now.sh/
  • #include C++（https://www.includecpp.org/）
C++ Poland
此外，今年我们还在波兰推出了C++博客：C++ Polska。我们有几个活跃的作者每个月都会在那里分享很棒的内容！
同时我们也启动开始了一个Slack频道，在那里你可以讨论任何C++和非C++的东西：加入这里：C++ Polska Slack（https://bit.ly/cpppolskaslack）

书籍和课程


今年的一些发行的书籍和发布的课程值得一看：
有一个惊喜是John Lakos的书！我等了好几年，终于有货了！
下面是一些流行的C++自出版书籍的打印版本：

受欢迎程度


C++在哪些领域受欢迎？它的份额都被JavaScript蚕食了吗？
显然不是，因为在某些领域C++已经成长或保持在一个稳定的位置。
让我们看看一些图表/统计数据：
  • TIOBE 编程语言排行榜中，C++排名第4。它的占比现在为6.196%，去年超过了7%，两年前大约5.5%。详情请参见Tiobe Index。
  • 在 StackOverflow 调查中，C++排名第9，超过了C，但是低于Java,C#,当然也低于Javascript，而它在上一年排名第10。详见：2019 Stack Overflow开发者调查（https://insights.stackoverflow.com/survey/2019#technology）
  • 在GitHub调查中，C++排名从去年的第5下降到今年的第6。详见：2019 Octoverse 统计报告（https://octoverse.github.com/#top-languages）
我个人觉得，C++仍然很强大。也许它并不完美，也不容易学习，但是很多代码仍然是用这种语言构建的。Rust或其他系统语言不会很快取代它。它的工具越来越好，而这个语言正在致力于降低它的复杂性，所以初学者的体验希望是越来越好。
然而，C++只是工具的一种，我们很感激今天我们有很多工具可以使用。
我还找到了Daniel Lemire最近发表的一篇文章，十年前他对程序开发和编程语言做了一些预测。他对C++的增长感到惊讶。
让我们看看Daniel Lemire的评价：
我认为从2010开始，C++已经成为一种更好的语言。这并不容易，但已经超出了我的预期。

问卷调查


一个多星期前，我做了一个快速的问卷调查，希望得到一些关于C++使用的数据。我收到了574个回复！感谢大家！
C++ 标准的使用
在日常工作中，你使用哪个C++标准？
(注：以上百分比的总和不是100%)。
在这份调查中，我没有明确“使用”的准确含义，所以它既可以指生产环境的编码，也可以指业余项目的编码。比如，我看到C++20的使用率很高，但我相信它主要用于测试，还没有用于完整的生产环境，或者，也许我错了？






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