C++之父谈关于C++的五个需要被重新认识的观点(上)

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概述:学习和使用过C++的人几乎都曾经听说过下面的五个关于C++的观点,并且对这些话笃信不已,那么真实的情况是怎么样的呢?本文的作者——C++之父Bjarne Stroustrup将会对这些观点作逐一回击。

以下的这五个观点盛行于C++多年:

  1. “要了解C++,你必须先学习C语言。”
  2. “C++是一门面向对象的语言。”
  3. “对于可靠的软件,垃圾回收机制必不可少。”
  4. “为了提高效率,你必须编写底层代码。”
  5. “C++只对大型复杂的项目有用。”

如果你还对这些观点深信不已,那么这篇文章可以给你一些重新认识。这些观点在特定的时间对于某些人、某些工作来说是正确的。但是对于今天的C++,随着ISO C++11标准的编译器和工具的广泛使用,这些观点都需要被重新认识。

接下来,我们将会对这些观点进行逐一反驳。

观点一:“要了解C++,你必须先学习C语言。”


这不对,事实上对于基础编程的学习来说C++比C语言容易的多。

C语言虽然几乎可以认为是C++的子集,但对初学者来说却不是最容易学习的。因为C语言缺乏标记支持和类型安全,并且对于简化简单任务来说C++的标准库更加易于使用。

比如,对于一个非常简单的用于描述邮件地址格式的函数:

C++之父谈关于C++的五个需要被重新认识的观点(上)

它可以被这样使用:

C++之父谈关于C++的五个需要被重新认识的观点(上)

而C语言中需要明确的字符操作和明确的内存管理:

C++之父谈关于C++的五个需要被重新认识的观点(上)

然后,它需要被这样使用:

C++之父谈关于C++的五个需要被重新认识的观点(上)

相比之下,哪种版本更加容易学习?哪种语言更加有效率?很显然是C++了,因为它不需要计算参数字符,不需要为简短的字符串分配动态内存。

对于C++的学习

关于“C语言优先学习”的观点并非来自少部分人的认识。传授这种典型观点的老师主要有以下几个方面原因:

  • 因为这是他们在这方面有丰富经验。
  • 因为这是课程需求。
  • 因为这是老师年轻时的学习方式。
  • 因为C比C++要小,所以更容易学习。
  • 因为学生迟早都必须学习C语言或者C++的C语言子集。

然而,C语言并不是作为优先学习的最简单和有用的C++子集。当你知道足够多的C++知识后学习C语言则会非常容易。这种学习方式可以有效减轻从C到C++学习时在认识和技术上的困难。

对于现代C++的教学方法,可以参见我的著作:Programming: Principles and Practice Using C++。它甚至在有一章的结尾处展示了如何学习使用C语言。这种教学方法在几所大学的数以万计学生中使用,非常的成功。它的第二版是使用C++11和 C++14来让学习变得更加容易。

C++11标准使C++更容易被初学者接受,例如,这里是一个元素序列已初始化的vector标准库:

C++之父谈关于C++的五个需要被重新认识的观点(上)

在C++98中,我们只能初始化数组和列表。在C++11中,我们可以定义一个包含有{}和需要的任何类型的初始化列表的构造函数。

我们可以通过for循环的范围来遍历vector:

C++之父谈关于C++的五个需要被重新认识的观点(上)

对于v的任何一个元素都会调用一次test()。

for循环的范围可以遍历任何序列,因此我们可以通过直接使用初始化列表来简化示例。

C++之父谈关于C++的五个需要被重新认识的观点(上)

C++11的目的是使简单的事情变得简单。代码的简单化并没有以性能降低为代价。

观点二:“C++是一门面向对象的语言。”


不对。C++支持面向对象和其它编程风格,它并不仅限于“面向对象”这个狭隘的观点。它支持一个综合的编程技术,包括面向对象和泛型编程。通常一个问题的最佳方式需要比较多种类型。最佳,在这里指的是时间最短、最易于理解、最有效率和最易于维护等等。

“C++是一门面向对象的语言”的观点使人们在除非需要拥有许多虚拟(多态运行)函数的巨大类层次结构时才会考虑使用它。而这种用法对于许多问题来 说是不合适的。这个观点也会导致另外一些人指责C++的面向对象并不纯粹。毕竟,如果把“好”和“面向对象”划上等号的话,C++还包含了其它被认为是 “不好”的非面向对象的东西。这种观点产生的两种认识都会导致人们放弃学习C++。(译者注:作者表达的意思就是把C++比作是一个卖包子和卖米线的餐 馆。将C++认作是包子铺会让人产生2种误会,其一,路过的人会以为这里只卖包子,不卖其它的;其二,爱吃包子的人会认为包子铺还卖米线,这包子一定做得 不专业)

举个例子:

C++之父谈关于C++的五个需要被重新认识的观点(上)

它面向对象吗?当然,它严重依赖包含虚函数的类层次结构。它是泛型编程吗?当然是,它严重依赖于参数化容器(vector)和泛型函数for_each。它是函数式编程吗?在一定程度上是,它使用了匿名函数(由[]构造)。那么它到底是什么?它是现代C++:C++11。

我同时使用了for循环和标准库算法for_each只是为了展示其特性。在实际代码中,我只会使用其中的一个循环。

泛型编程

你想让上面那段代码更通用吗?因为毕竟它只适用于vector指针的Shape基类。那么对于列表和内置数组呢?对于象shared_ptr和 unique_ptr这样的“智能指针”(资源管理指针)呢?对于没有调用Shape类的对象能够使用draw()和rotate()么?可以这样来做:

C++之父谈关于C++的五个需要被重新认识的观点(上)

你可以使用这段程序对任何序列从头到尾进行遍历。这是一个C++风格的标准库算法。我使用了auto来避免必须为“象Shape类这样的对象”的接 口类型命名。这是C++11的特性,它的含义是“使用被用于初始化的表达式的类型”。所以由for循环中p的类型就能决定这是什么类型的对象。这种使用 auto表示匿名函数参数类型的方法是现已广泛使用的一个C++14新特性。

如下图所示:

C++之父谈关于C++的五个需要被重新认识的观点(上)

在这里我假定Blob是包含了操作函数draw()和rotate()的图形化类型,而Container是容器类型。标准库 list(std::list)拥有成员函数begin()和end(),用于帮助用户遍历元素的序列。这是很好很经典的面向对象编程。但是,假如容器不 支持C++标准关于遍历半开序列[b:e)的概念呢?假如库里面没有begin()和end()成员函数呢?或者,由于没有容器一类的东西因此无法遍历。 对于这些情况,我们可以用适当的语义来定义独立的begin()和end()。标准库提供了C语言风格的数组,因此如果容器是C语言风格的数组,问题就迎 刃而解了——而C语言风格的数组非常常见。

改写

来看看一个更难点的例子,假如容器保留了对象的指针,并且有一个用于访问和遍历的不同模型呢?比如,你会访问到象下面的这个容器:

C++之父谈关于C++的五个需要被重新认识的观点(上)

这种风格并不少见,我们可以将其映射到[b,e)这样的一个序列:

C++之父谈关于C++的五个需要被重新认识的观点(上)

注意,这种修改是无关紧要的:我并没有修改容器或者某些由C++标准库支持的将容器映射到模型进行遍历的容器类的层次结构。这是改写的一种形式而不是重构。

我选择这个例子是为了说明这些泛型编程技术并不局限于流行的标准库。它们也符合常见的“面向对象”的定义,但是它们却不是面向对象的。

关于C++的代码一定是面向对象(意味着在每个地方都会使用层次结构和虚函数)的观点深深地影响了人们对C++性能的评价。还有一些人认为当需要解 决多种类型的运行的问题只有面向对象才是最好的。在以前,我也是这么想的。但是事实上,它也有死板的一面(比如并不是所有相关类型都属于同一层次结构)并 且虚函数无法作为内联函数(这就使得处理许多简单而重要的任务时会多花费大量的时间)。

下一篇将会围绕“对于可靠的软件,垃圾回收机制必不可少。”的观点进行说明……

本文翻译自Five Popular Myths about C++, Part 1,作者为:C++之父Bjarne Stroustrup

本文译者为慧都控件网——回忆和感动,转载请注明:本文转载自慧都控件网

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