C++的演化历史

C++是一门这样的编程语言：

兼顾底层计算机硬件系统和高层应用抽象机制
从实际问题出发，注重零成本抽象、性能、可移植性、与C兼容
语言特性和细节很多，学习成本较高，是一门让程序员很难敢说精通的语言

C++是自由的，支持5种编程风格：

面向过程编程
数据抽象编程
面向对象编程
泛型编程
函数式编程

C++的重要历史阶段

纵观C++的整个发展和演化的历史，C++经历了5个重要的时期：

C with classes：站在C语言的肩膀上
标准化前的C++： C++正式问世，不断演化，走向标准化之路
C++98：第一个国际标准化的版本
C++11： Modern C++
C++20：感觉像一门新的编程语言

1979 - 1981: C with classes

在C语言的基础上，开始了「带类的C」的尝试
这个阶段的C++没有被看作是一门新的编程语言，也没有C++这个名字，只是一个更好的C
这个时期最重要的是引入了Simula语言的类和继承的概念，使用Cpre预处理器实现
- 类
  - class是一种类型扩展机制，可以让程序员自定义数据类型
  - 用户自定义的数据类型和内置基本数据类型一样，是语言的「第一等公民」
  - 权限控制只有public和private，没有protected
  - 支持构造函数和析构函数
  - 支持调用函数和返回函数
- 单继承
- 内联函数
- 友元类
- 函数参数类型检查
- 函数默认参数
- 赋值运算符重载
- 支持new和delete运算符
- 改进了C中不友好的语法
  - 函数形参的类型声明
  - 结构体变量的定义
早期的指导思想
- 与C语言兼容
  - C的语言特性均可用
  - 对象的内存布局和C结构体一致
  - 使用和C一样的链接模型
- 比C语言提供更高层的抽象机制
  - 让程序员更加容易表达设计意图和组织更大规模的代码
- 性能、可移植性要和C一样好
  - 不使用垃圾回收机制
  - 实现语言特性的成本不能过高

1982 - 1985: Cfront 1.0

从1982年开始，C++开始定位作为一个新的编程语言，使用编译技术重新实现了「带类的C」，对应的编译器为Cfront
1983年底，C++正式被命名
Cfront的工作原理：将C++代码先通过Cfront翻译为C代码，然后通过C编译器进行编译和链接
这个时期的C++语言特性和「C with classes」一致，主要支持面向过程、数据抽象的编程风格
1985年，Cfront 1.0发布
1985年，《The C++ Programming Language》第一版发布

1986 - 1989: Cfront 2.0

从1986年开始，C++开始引入一些重要的语言特性，让C++明显区别于C
- 虚函数
  - 虚函数的引入，对C++意义重大
  - 让C++正式支持了面向对象的编程风格
  - 让程序员有了更强大的设计意图表达工具
- 函数和运算符重载
- 引用
- const
- 类级的new和delete运算符重载
- 改进的静态类型检查
- 引入新的注释//
- 多重继承
- protected访问
- static静态成员
- const成员
- 指向成员的指针
- 去掉调用函数和返回函数
- 1987年，C++ support in GCC 1.15.3
- 1989年，Cfront 2.0发布

1990 - 1993: Cfront 3.0

1990年，《The Annotated C++ Reference Manual》发布
引入了C++高级特性，让C++作为一个编程语言趋于完善
- 命名空间
- 异常
- 模板
  - 让C++支持了泛型编程风格
  - 对标准库STL的实现至关重要
- 嵌套类
1991年， Cfront 3.0发布
1991年，《The C++ Programming Language》第二版发布
1993年， Cfront退出了历史舞台

1998: C++98

ISO/IEC 14882:1998
C++标准委员会发布了C++语言的第一个国际标准
确定了C++的核心语言特性和标准库STL
引入的新语言特性
- 运行时类型识别RTTI
- mutable
- bool
- declarations in conditions
- template instantiations
- member templates
- export
1998年，《The C++ Programming Language》第三版发布

2003: C++03

ISO/IEC 14882:2003
C++98的修订版本
引入新的语言特性
- value initialization

2011: C++11

ISO/IEC 14882:2011
正式迈进新时代：现代C++
C++也进入了一个新的快速发展期，每3年发布一个版本
2013年，《The C++ Programming Language》第四版发布
引入了很多新的语言特性
- 类型推导: auto、decltype
- 右值引用和移动语义
- 变参模板
- std::function & std::bind & lambda表达式和后置返回值
- 智能指针
  - c++11引入了三种智能指针：
    - std::shared_ptr
    - std::weak_ptr
    - std::unique_ptr
- constexpr
- static_assert
- 类机制完善
  - 移动构造函数和赋值运算符重载函数
  - 支持=default和=delete，完善编译器自动生成函数的控制
  - 支持explicit
  - 委托构造
  - 继承构造
  - 支持final，完善继承
  - 支持override，完善虚函数
- range-for(基于范围的for循环)
- enum class
- nullptr
- 新增内置数据类型：long long、char16_t、char32_t
- 类内初始化
- 统一初始化
- using定义类型别名
- noexcept
- thread_local
- 列表初始化
- etc.
完善了标准库STL
- 重新实现了STL的数据结构和算法
- 新增散列表和集合std::unordered_map、std::unordered_set
- 新增元组std::tuple、单向链表std::forward_list、数组std::array
- 移动函数std::move
- 完美转发std::forward
- 智能指针std::unique_ptr、std::shared_ptr、std::weak_ptr
- 回调函数std::function、std::bind
- 多线程std::thread
- 多线程同步std::mutex、std::condition_variable、std::lock_guard、std::unique_lock
- 异步任务std::promise、std::future、std::packaged_task、std::async
- 原子操作std::atomic
- 时间函数std::chrono
- 初始化列表std::initialize_list
- 模板元编程type_traits
- 正则表达式std::regex
- 随机数生成random
- etc.

2014: C++14

ISO/IEC 14882:2014
C++11的修订版本
完善C++11的语言特性
- variable templates
- generic lambdas
- lambda init-capture
- new/delete elision
- relaxed restrictions on constexpr functions
- binary literals
- digit separators
- return type deduction for functions
- aggregate classes with default non-static member initializers.
完善标准库STL
- std::make_unique
- std::shared_timed_mutex and std::shared_lock
- std::integer_sequence
- std::exchange
- std::quoted
- and many small improvements to existing library facilities, such as
  - two-range overloads for some algorithms
  - type alias versions of type traits
  - user-defined literals for basic_string, duration and complex
  - etc.

2017: C++17

ISO/IEC 14882:2017
一个C++11的重要补充版本，引入了不少新的特性
- 构造函数模板推导
- 结构化绑定
- if-switch语句初始化
- 内联变量
- 折叠表达式
- constexpr lambda表达式
- namespace嵌套
- __has_include预处理表达式
- 在lambda表达式用*this捕获对象副本
- 新增Attribute
- 字符串转换
- std::variant
- std::optional
- std::any
- std::apply
- std::make_from_tuple
- as_const
- std::string_view
- file_system
- std::shared_mutex

2020: C++20

ISO/IEC 14882:2020
一个比肩C++11的重大版本
全新的语言特性，让C++20看起来更加符合现代化的特征
- module
  - 改变程序的组织方式
  - 加快编译速度
- concept
  - 增强了模板的设计表达能力，让模板更好用了
  - 模板的错误提示变得友好
- 协程
  - 应用级并发机制的支持
  - 让异步编程更方便
- range
  - 更好地支持了函数式编程风格

正在路上的C++23

完善标准库STL，值得期待的4个功能
- 标准库对于协程的支持(Library support for coroutines)
- 模块化的标准库(A modular standard library)
- Executors
- networking(基于ASIO)

C++的演化历史

C++的重要历史阶段

1979 - 1981: C with classes

1982 - 1985: Cfront 1.0

1986 - 1989: Cfront 2.0

1990 - 1993: Cfront 3.0

1998: C++98

2003: C++03

2011: C++11

2014: C++14

2017: C++17

2020: C++20

正在路上的C++23

参考