C++語言的發(fā)展

今年的CPP North C++大會上，谷歌宣布了一門新的編程語言Carbon，并稱其將是“C++的繼任者”。

谷歌將其在GitHub上開源。雖然這個語言目前還處于實驗階段，但還是很快吸了引眾多程序員前來圍觀，還一度登上了GitHub趨勢榜第一，現(xiàn)已收獲標(biāo)星21.3k。

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對于谷歌方開發(fā)者稱Carbon是C++的繼承者一事，有國外媒體詢問了C++之父Bjarne Stroustrup的看法，老爺子表示：

這些年總是有新的語言試圖成為C++的繼承者，我歡迎對編程語言和編程風(fēng)格進(jìn)行實驗；

但Carbon太新且規(guī)范不足，我無法真正做出有意義的技術(shù)評論。而通常在不開發(fā)全新語言規(guī)則、庫和管理方案的情況下，很難提供C++的替代方案。

所以谷歌團隊為什么非要搞一個C++“替代版”而不是繼續(xù)完善現(xiàn)有的C++？畢竟他們自己內(nèi)部都在廣泛使用這個語言。

為什么不去升級C++？

對此，帶領(lǐng)團隊開發(fā)Carbon的谷歌工程師錢德勒·卡魯斯（Chandler Carruth）解釋稱，C++至今已有40歲了，其自身的很多問題困擾著現(xiàn)在的開發(fā)人員。

數(shù)十年來，C++已積累了許多技術(shù)負(fù)債。其維護(hù)者優(yōu)先考慮向后兼容，以便繼續(xù)支持廣泛使用的項目，但這樣容易導(dǎo)致代碼量巨大。

而且C++雖然有開源的編譯器（如gcc），但也有不少閉源編譯器，其中的某些功能可能要過很久才能改善升級。

此外，C++語言的發(fā)展也受到了官僚委員會管理程序的阻礙，該程序以標(biāo)準(zhǔn)化而非設(shè)計為導(dǎo)向，這種做法導(dǎo)致很難給其添加新功能。

解決這些問題的最佳方法是避免直接繼承C或C++的“遺產(chǎn)”，而是從語言基礎(chǔ)開始，例如：現(xiàn)代泛型系統(tǒng)、模塊化代碼組織、一致的簡單語法等。

卡魯斯也在CPP大會上提到，該語言并不是為了和C++未來改進(jìn)版本競爭，而是——

“探索用C++做不到的事”

正如微軟創(chuàng)建TypeScript來更新JavaScript那樣，Carbon作為一種在C++基礎(chǔ)上開發(fā)的新語言，將為更多開發(fā)者解決內(nèi)存安全和泛型等問題，來彌補C++的不足。

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目前Carbon語言的亮點包括：

Introducer關(guān)鍵字和簡單語法；

函數(shù)輸入參數(shù)為只讀值；

指針提供間接訪問和變體；

使用表達(dá)式命名類型；

通過包名導(dǎo)入APIs；

強大且經(jīng)過定義檢查的泛型

......

此外，谷歌正在繼續(xù)開發(fā)Carbon以支持以下功能：

性能關(guān)鍵型軟件；

軟件和語言的演變；

易于閱讀、理解和編寫的代碼；

實用的安全和測試機制；

快速且可擴展的開發(fā)；

現(xiàn)代操作系統(tǒng)平臺、硬件架構(gòu)和環(huán)境；

與現(xiàn)有C++代碼的互操作性和遷移性。

開發(fā)團隊還將創(chuàng)建一個內(nèi)置包管理器，這是C++中非常缺乏的。

舉個簡單的例子：用C++代碼和Carbon代碼分別計算半徑為1和2的兩個圓面積之和。二者對比如圖：

△圖源：GitHub；左為C++代碼，右為Carbon代碼

下圖展示了Carbon和C++互通性。程序員可以在Carbon上調(diào)用C++庫、方法和函數(shù)，而不需要額外的開銷，反之亦然。

不過至于安全問題，Carbon并沒有一開始就建立內(nèi)存安全系統(tǒng)。

卡魯斯介紹說，由于C++內(nèi)存安全性很差，所以Carbon的研發(fā)起點很低，該項目優(yōu)先考慮的是遷移而不是安全；希望以后Carbon至少可以和Go或Swift一樣安全。

事實上，在Carbon之前，Mozilla（就是開發(fā)火狐那個）于2015年就發(fā)布了一個也標(biāo)榜自己為“C++繼承者”的語言：Rust，而且這個Rust很注重內(nèi)存安全性。

那為什么不大力發(fā)展Rust呢？

“Carbon是為有大量C++庫者準(zhǔn)備的”

卡魯斯在CPP會議上對此回應(yīng)稱，C++和Rust之間的銜接性不好，要將C++的生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到Rust非常困難。

對于那些已經(jīng)擁有大量C++代碼庫的開發(fā)者來說，要把自己之前的東西搬到Rust編輯器上就很麻煩了。

而Carbon被設(shè)計成一種C++的后繼語言，它以后將實現(xiàn)和C++無縫連接，并具備與C++的雙向互操作性，這對于有大量C++代碼庫者非常友好。

對于那些沒有這種“煩惱”的程序員們，卡魯斯表示，想用Rust的話就繼續(xù)用好了。

網(wǎng)友紛紛圍觀

前來圍觀Carbon的一眾網(wǎng)友中，有人表示支持谷歌開發(fā)這個新語言：

若能在這里直接調(diào)用C語言庫的低層級Stuff函數(shù)，而不需在開頭加行extern “C”，是很了不起的。

有人認(rèn)同其簡化語言和提升安全性的目標(biāo)，但他覺得要在現(xiàn)有的語言中改進(jìn)內(nèi)存安全并不太容易，現(xiàn)有的C++特征和API很可能會約束這個新語言的發(fā)展。

當(dāng)然也有網(wǎng)友并不看好Carbon，認(rèn)為谷歌有棄用創(chuàng)新軟件的習(xí)慣，這個聽起來很炸的項目可能會半途而廢。

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還有人提出：Carbon這個用C++實現(xiàn)的語言居然想要替代C++?

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有網(wǎng)友覺得，現(xiàn)在Rust正在逐步成為低級程序語言，Carbon和Rust有不少相似之處，僅憑“讓C++遷移更容易”并沒有什么賣點。

此外，Hacker News上還有網(wǎng)友想到了D語言（DLang），這個語言和C++的互通性很不錯。而且D語言也有Carbon的不少功能，包括和C++相互調(diào)用、減少額外的開銷等。

可惜由于D語言的初期定位不夠清晰，一度試圖涵蓋Java和C++的功能，導(dǎo)致它比較小眾。