C++23：下一个 C++ 标准

作者 | Rainer Grimm       译者 | 明明如月

责编 | 夏萌

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C++23 将会是 C++20 后的下一个 C++ 标准。这个新标准对 C++ 进行了大幅改进，但其影响力却不如 C++98、C++11 或 C++20 那样翻天覆地。C++23 更像是 C++17 的传统延续。

为了理解 C++ 的这一进化步骤，让我们将 C++ 标准放在历史背景中来看看。

C++ 标准

C++ 已有超过 40 年的历史了。那么，在这些年里，C++ 都经历了什么变化呢？以下是一个简要的回答，一直延续到 C++23。

C++98

在 20 世纪 80 年代末，Bjarne Stroustrup 和 Margaret A. Ellis 合著了他们的著名书籍 Annotated C++ Reference Manual（注释版 C++ 参考手册，简称 ARM）。这些书有两个目的。首先，那时存在许多独立的 C++ 实现。因此，ARM 定义了 C++ 的功能。其次，ARM 是第一个 C++ 标准 C++98（ISO/IEC 14882）的基础。C++98 有几个关键特性：模板、包含容器和算法的标准模板库（STL）、字符串和 IO 流。

C++03

随着 C++03（14882:2003），C++98 得到了一项微小的技术修正，小到在我的时间线上都没有容身之地。在社区中，包括 C++98 在内的 C++03 被称为传统的 C++。

TR1

2005 年，发生了一件令人非常兴奋的事情。这一年，发布了所谓的技术报告 1（Technical Report 1，简称 TR1）。TR1 是向着 C++11，因此向着现代 C++ 的一大步。TR1（TR 19768）是基于 C++ 标准化委员会成员创立的 boost 项目。TR1 有 13 个库，这些库也成为下一个 C++ 标准的一部分。例如，库对应到正则表达式库、随机数库、智能指针如 std::shared_ptr，以及哈希表。只有所谓的特殊数学函数需要等到 C++17 才能使用。

C++11

C++11 是下一个 C++ 标准，但我们通常称之为现代 C++。现代 C++ 也包括了 C++14 和 C++17。C++11 拥有许多特性，这些特性从根本上改变了我们编写 C++ 程序的方式。例如，C++11 引入了 TR1 的组件，还有移动语义、完美转发、变长模板或 `constexpr，还有其他诸多特性。随着 C++11 的到来，我们还得到了一个内存模型作为基础的线程模型，以及一个线程 API。如果你感到好奇，这里有我关于内存模型和多线程的一些基本文章。

C++14

C++14 是一个小型的 C++ 标准。它引入了读写锁、泛化的 lambdas 和泛化的 constexpr 函数。

C++17

C++17 有两个显著的特性：并行 STL 和标准化的文件系统。大约 80 个 STL 算法可以使用所谓的执行策略进行执行。这意味着 std::sort(std::execute::par, vec.begin(), vec.end()) 对 C++ 实现的排序容器 vec 是一个并行处理的提示。此外，你还可以指定排序应按顺序执行（std::execution::seq）或向量化执行（std::execution::par_unseq）。就像 C++11 一样，boost 对 C++17 也产生了深远影响。我们从 boost 获取了文件系统以及三种新的数据类型：std::optional、std::variant 和 std::any。这里是我关于 C++17 （链接见文底）的一些文章。

C++20

C++20 的变革对我们编写 C++ 程序的方式产生了根本性的影响，其程度不亚于 C++11。特别是以下四个重要特性：Ranges（范围库），Coroutines（协程），Concepts（概念），以及 Modules（模块）。

新的 Ranges 库让我们可以直接在容器上表达算法，使用管道符组合算法，并将它们应用于无限数据流。

多亏了 Coroutines，异步编程在 C++ 中可能会成为主流。协程是协作任务、事件循环、无限数据流或管道的基础。

Concepts 将改变我们对模板的思考和编程方式。它们是有效模板参数的语义类别。它们让你能够直接在类型系统中表达你的意图。如果出了什么问题，你会收到简洁的错误信息。

Modules 将克服头文件的限制。它们带来了很多好处。例如，预处理器将变得不再需要。最终，我们还将拥有更快的构建时间，更简单的包构建方式。

关于 Ranges、Coroutines、Concepts、Modules 和 C++20 的文章可以参见链接。（链接见文底）

C++23

现在（2023年7月），C++23 已经完成，并进入了最终投票阶段。

C++23 提供了一种小巧但影响深远的核心语言特性——this 的推导。这种特性允许你，类似于 Python，在成员函数定义中明确地传递隐式传递的 this 指针。引入 this 的推导后，一些 C++ 中复杂的技术，例如 CRTP （奇异递归模板模式） 或者 Overload Pattern（过载模式），将变得轻而易举。

C++23 库还将新增很多有意思的特性。你可以直接使用 import std; 导入标准库，或者在 std::print 和 std::println 中应用 C++20 的格式字符串。此外，我们将出于性能考虑，获得如 std::flat_map 这样的扁平化关联容器，这些容器在时间和空间复杂度上做了一个平衡。std::flap_map 可取代 std::map 。std::optional 的接口将扩展为具有组合性的单子接口。新的数据类型 std::expected 已经具有可组合的接口，可以用于错误处理，存储预期值或非预期值。多亏了 std::mdspan，我们可以创建和操作多维数组。最后，std::generator 是第一个用于创建数字流的具体的协程。std::generator 是 Ranges 库的一部分，该库也将在 C++23 中得到增强。

网友：比 Python 差远了

很多网友对 C++23 的改进展开了广泛讨论，

很多网友对此次更新并没有感到那么兴奋。有网友表示很高兴看到 C++23 将带来 C++ 可用性的提升，但和 Python 还差很远。有网友对此甚至表示失望，他认为 C++23 和 C++ 98 相比，并没什么革命性的特性，居然还有人会为此感到兴奋。

有的网友则愿意给 C++23 一个机会。他很久以来一直用 C++，但是他对 C++ 的复杂性感到不满，所以他主要用 C++11。他说现在 C++ 有了模块、概念等新特性，他开始考虑 C++23 是否值得用于新项目。他原本想用 Rust 代替 C++，但是现在他可能会给 C++23 一个机会。有网友认为 C++ 的复杂性是因为它承诺永远能够兼容旧的代码造成的。

还很多网友在评论区对各种编程语言进行了讨论。有网友认为，问题并不是出在语言本身，而取决于你用它来实现什么样的功能。例如，如果你想使用虚幻引擎或编写音频插件，就学习 C++。如果你想玩机器学习，就学好Python。如果你想制作移动应用程序，就学习 Swift 或 Kotlin。

参考链接

1、 Annotated C++ Reference Manual：http://www.stroustrup.com/arm.html

2、 boost 项目：https://www.boost.org/

3、内存模型：https://www.modernescpp.com/index.php/category/multithreading-memory-model

4、多线程：https://www.modernescpp.com/index.php/category/multithreading

5、 C++17：https://www.modernescpp.com/index.php/category/c-17

6、 Ranges：https://www.modernescpp.com/index.php/tag/ranges-library

7、Coroutines：https://www.modernescpp.com/index.php/tag/coroutines

8、Concepts：https://www.modernescpp.com/index.php/tag/concepts

9、Modules：https://www.modernescpp.com/index.php/tag/modules

10、C++20：https://www.modernescpp.com/index.php/category/c-20