想象一下,在20世紀80年代初,計算機科學(xué)的舞臺上,C語言如同一位樸實能干的??工匠,以其高效和接近硬件的特性贏得了廣泛贊譽。正如任何一個充滿活力的領(lǐng)域一樣,人們總是渴望著更強大的工具,能夠構(gòu)建更復(fù)雜、更抽象的系統(tǒng)。彼時,來自丹麥奧胡斯大學(xué)的BjarneStroustrup,一位年輕而富有遠見的計算機科學(xué)家,正懷揣著一個看似大膽的??設(shè)想。
他并不是憑空構(gòu)筑空中樓閣,而是深受一種名為Simula的語言的啟發(fā)。Simula,早在60年代就引入了面向?qū)ο缶幊蹋∣OP)的概念,它展示了如何通過“對象”來組織代碼,使程??序結(jié)構(gòu)更加清晰,易于管理。Stroustrup在研究中發(fā)現(xiàn),Simula的面向?qū)ο笏枷朐谔幚泶笮?、?fù)雜的軟件項目時,具有天然的優(yōu)勢,能夠極大地提升開發(fā)效率和代碼的可維護性。
Simula本身也存在一些限制。它的運行效率相對較低,并且在當時并不被廣泛支持。Stroustrup的“野心”在于,他希望能夠?qū)語言的效率和Simula的面向?qū)ο筇匦越Y(jié)合起來,創(chuàng)造出一種既強大又易于使用的語言。他設(shè)想了一種“帶類的C”(CwithClasses)的語言,這不僅僅是簡單的功能疊加,而是一種深刻的融合。
他希望在保留C語言高效、靈活的特點的引入類、繼承??、多態(tài)等面向?qū)ο蟮母拍?,讓開發(fā)者能夠以更高級、更抽象的方式來思考和設(shè)計程序,從而更輕松地應(yīng)對日益增長的軟件復(fù)雜度。
Stroustrup在貝爾實驗室(BellLabs)開始了這項充滿挑戰(zhàn)的工作。貝爾實驗室,作為計算機科學(xué)的搖籃之一,匯聚了眾多頂尖的科學(xué)家和工程師,這里孕育了Unix操作系統(tǒng)、C語言等??諸多里程碑式的技術(shù)。在這樣一個充滿創(chuàng)新氛圍的環(huán)境中,Stroustrup得以全身心地投入到他的語言設(shè)計中。
他沒有選擇從??零開始,而是將“CwithClasses”建立在C語言的基礎(chǔ)上。這種選擇至關(guān)重要,它意味著新語言可以無縫地利用C語言豐富的庫和工具,并且能夠與現(xiàn)有的C代碼兼容。這為新語言的推廣奠定了堅實的基礎(chǔ),避免了像許多全新語言那樣面臨“孤立無援”的困境。
在“CwithClasses”的早期發(fā)展階段,Stroustrup面臨著無數(shù)的技術(shù)難題和概念上的權(quán)衡。他需要仔細考慮如何將面向?qū)ο蟮母拍钜砸环N自然、高效的方式集成到C的語法結(jié)構(gòu)中。例如,如何設(shè)計類的成員訪問控制,如何實現(xiàn)虛函數(shù)以支持多態(tài),以及如何管理對象的生命周期等等。
他不斷地進行實驗、迭代和優(yōu)化,每一次修改都力求在功能、性能和易用性之間找到最佳的平衡點。在這個過程中,他不僅是一位技術(shù)開發(fā)者,更是一位語言哲學(xué)家,他深入思考著如何讓編程語言更好地服務(wù)于人類的思維方式。
1983年,一個具有里程碑意義的時刻到來了?!癈withClasses”正式更名為C++。這個名字本??身就蘊含著深意:“++”是C語言中用于自增的運算符,它形象地表明了C++是C語言的“進化”版本,是C語言的增強和擴展。這個名字的選擇,既保??留了與C語言的傳承關(guān)系,又暗示了其強大的新特性。
C++的出現(xiàn),標志著面向?qū)ο缶幊陶Z言進入了一個新的時代??,它不??僅繼承了C的精髓,更帶來了前所未有的強大能力,為軟件開發(fā)的未來描繪了新的藍圖。
C++的誕生并非一蹴而就,其真正的輝煌在于它持續(xù)不斷的成長與演進。在BjarneStroustrup的領(lǐng)導(dǎo)下,C++語言開始走向世界,并在這個過程中不斷吸取養(yǎng)分,完善自身。早期的C++,盡管擁有強大的面向?qū)ο筇匦?,但其標準化的進程相對緩慢。
不同編譯器對C++的支持程度不一,這給開發(fā)者帶來了一定的困擾。C++的強大??能力和廣泛的應(yīng)用前景,使得它吸引了越來越多的??開發(fā)者和廠商的關(guān)注。
1998年,國際標準化組織(ISO)正式發(fā)布了第一個C++國際標準——C++98。這是一個重要的里程碑,它為C++語言提供了一個統(tǒng)一、規(guī)范的定義,使得不同平臺、不同編譯器上的??C++代碼能夠具有更好的兼容性。C++98標準引入了許多核心的語言特性,如模板(templates)、異常處理(exceptionhandling)、STL(StandardTemplateLibrary)等。
STL的引入更是革命性的,它提供了一系列高效、通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法,極大??地簡化了程??序員的工作,讓他們能夠?qū)W⒂诮鉀Q更高級的業(yè)務(wù)邏輯,而非重復(fù)造輪子。
C++98標準為C++的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ),但技術(shù)的發(fā)展永無止境。隨著計算機硬件的飛速發(fā)展和軟件需求的日益復(fù)雜化,C++語言也在不斷地更新?lián)Q代,以適應(yīng)新的挑戰(zhàn)。2003年,C++03標準對C++98進行了小的修正和補充,使其更加完善。
真正的“大爆炸”發(fā)生在2011年,C++11標準的發(fā)布,被譽為C++語言的一次“重生”。C++11引入了大量的現(xiàn)代化特性,極大地提升了語言的表達能力和開發(fā)效率。例如,auto關(guān)鍵字的引入使得類型推導(dǎo)更加便捷;右值引用(rvaluereferences)和移動語義(movesemantics)的出現(xiàn),顯著提高了資源管理的效率,尤其是在處理大型對象時;lambda表達式(lambdaexpressions)的加入,使得函數(shù)式編?程風(fēng)格在C++中得以輕松實現(xiàn);智能指針(smartpointers)的標準化,有效解決了內(nèi)存管理中的常見問題,減少了內(nèi)存泄漏的風(fēng)險。
C++11的這些新特性,讓C++在保持其高性能優(yōu)勢的變得更加易于編寫和維護,吸引了大量新用戶的加入。
C++的演進并未停止,它以每三年一個版本的節(jié)奏,持續(xù)向前邁進。C++14、C++17、C++20,以及正在制定的C++23,每一次標準的更新都帶來了新的驚喜。C++14進一步完善了C++11的特性;C++17引入了結(jié)構(gòu)化綁定(structuredbindings)、文件系統(tǒng)庫(filesystemlibrary)、并行STL(parallelSTL)等,進一步提升了開發(fā)效率和便利性;C++20則是一次集大成式的更新,它引入了Concepts(概念)、Ranges(范圍)、Modules(模塊)、Coroutines(協(xié)程)等劃時代的新特性。
Concepts使得模板元編?程更加安全和易讀;Ranges為序列操作提供了更簡潔、更強大的接口;Modules解決了頭文件包含的問題,大幅提升了編譯速度;Coroutines則為異步編程提供了新的??解決方案。
如今,C++已經(jīng)成為一門“巨匠”級的編程語言。它無處不在,從操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)、高性能計算、游戲開發(fā)、圖形圖像處理,到金融交易系統(tǒng)、人工智能領(lǐng)域,C++都扮演著至關(guān)重要的??角色。它的強大性能、靈活的內(nèi)存控制能力以及豐富的生態(tài)系統(tǒng),使其在對性能要求極致的場景下依然是無可替代的選擇。
回顧BjarneStroustrup最初的“野心”,他不僅成功地創(chuàng)造了一種新的編程語言,更深刻地影響了整個軟件開發(fā)領(lǐng)域。C++的故事,是一個關(guān)于洞察力、堅持和不斷創(chuàng)??新的傳奇。它證明了,偉大的技術(shù)往往源于對現(xiàn)有不足的深刻理解,以及對未來趨勢的敏銳把握,并最終通過持續(xù)的打磨與進化,成就一段不朽的科技傳奇。