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发表于 9 小时前 | 查看: 1| 回复: 0

写 C++ 写久了,总会忍不住冒出一句:“这语言怎么老喜欢折腾人?” 指针、引用、模板、值类别、重载决议、类型推导、概念、异常、RAII、移动语义……每往前学一步,都能遇到一块新的硬骨头。更别说那些传奇般的语法:>>嵌套模板曾经要加空格、decltype(auto)能让你怀疑人生、std::function性能不如模板、完美转发一旦漏个std::move,就像踩到红线。

这些设计,是为了性能?还是语言设计者单纯想卷语法?这件事还真值得聊聊。

1. C++ 为什么看起来“难”得不讲道理?

C++ 的复杂,本质来自三个现实目标:

(1)必须兼容 40 年前的 C

这是历史包袱。 既要支持指针算术、结构体布局、ABI 兼容,还要在此基础上发展出泛型、面向对象、并发、零成本抽象等能力。

如果从零设计一门语言,谁会允许下面这样写?

int a = 10;
int* p = &a;
*(p + 1) = 20;   // 允许修改“下一个 int”

对现代语言来说,这属于狂野的未定义行为;对 C++ 来说,这是不能丢的底层自由。

(2)必须让抽象“不花钱”

所谓零成本抽象(zero-overhead abstraction),是 C++ 的核心信条。

用户写高层抽象,编译器必须生成跟手写裸代码一样快。 为了做到这一点,语言本身需要非常复杂的类型系统和模版机制。

你能用std::sort排任何类型的数组,并且比手写更快;代价就是模板错误能长成如下怪物:

error: no type named ‘type’ in ‘std::enable_if<false, int>’

C++ 想让你写得快,机器跑得更快,但阅读报错的你不太快。

(3)必须给开发者充分的“选择权”

Rust 会强制 borrow-check; Java 给你“不要手动管理内存啊”; Go 禁掉泛型很多年。

C++ 不这样做。 它相信“开发者应该能知道自己在做什么”,于是允许你:

  • 手动管理内存
  • 想用模板就用模板
  • 想用宏也可以
  • 想手动展开循环没问题
  • 想玩 SIMD 自己来

结果就是:自由越大、责任越重,语法也就越复杂。 这种对底层和并发的完全掌控,正是许多网络/系统级项目选择 C++ 的原因之一。

2. 这些“反人类”语法,其实都和性能有关

(1)右值引用和移动语义

初见T&&的人,基本都会懵住。

但它出现是因为:

  • std::string a = b; 复制成本太高
  • 应该能“偷走”临时对象的资源,提高性能
  • C++ 要实现这一点,而且不能破坏已有代码

右值引用的诞生,就是为了“加速但不破坏旧世界”。

示例:

std::string make() {
    return "hello world";
}
std::string s = make();   // C++11 开始几乎不拷贝

看似神奇,其实背后是移动构造 + RVO(返回值优化)的配合。

(2)完美转发:难,但性能无敌

std::forward看起来深奥,一堆括号让人怀疑人生:

template <class T, class... Args>
std::unique_ptr<T> make_obj(Args&&... args) {
    return std::unique_ptr<T>(new T(std::forward<Args>(args)...));
}

但它能支持:

  • 左值参数正常传递
  • 右值参数“原封不动”传递
  • 不产生多余的拷贝

这种性能设计,换别的现代语言是编译器自己处理的;C++ 选择给你手动开关。

(3)模板 + 编译期计算:代码难了,程序快了

概念(Concepts)、constexprif constexpr都是为了让更多逻辑提前到编译期处理。

示例:

constexpr int fib(int n) {
    return n <= 1 ? n : fib(n - 1) + fib(n - 2);
}
int arr[fib(10)]; // 编译期就算出 55

程序启动时,这些值已经确定,完全不用算。

为了这点性能,C++ 甘愿让语法复杂很多。

3. 哪些语法是真的“反人类”?

除了性能驱动,也确实有一些“奇怪”的历史残留。

(1)声明语法顺序反直觉

int* a, b;a是指针,b却不是指针。

当年为了兼容 C 的文法,只能沿用下来。

(2)函数声明和指针声明组合起来极其晦涩

例如著名的:

int (*(*fp)(int))(double);

虽然现在用auto能缓解,但底层语法依旧复杂,纯粹是历史包袱。

4. C++ 社区并没有觉得“越难越好”

从 C++11 开始,整个生态一直在往“可读性更好、语义更清晰”的方向演进:

  • autodecltype 简化繁琐类型
  • = delete= default 让类行为更直观
  • overridefinal 保证虚函数安全
  • std::unique_ptrstd::shared_ptr 几乎替代手写 new
  • range-based for 让循环更自然
  • Concepts 让模板错误瞬间变得可理解

很多人觉得 C++ 越来越复杂,但从设计者角度,这是为了让旧世界继续运行,同时让新代码更安全易读。

工程里常见用法其实反而越来越简单,例如:

std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4};
for (auto& x : v) {
    x *= 2;
}

普通业务开发,基本不会需要decltype(auto)或 SFINAE。

5. 真正的问题不是“语法难”,而是“选择太多”

C++ 提供了大量工具:

  • 原生指针 vs 智能指针
  • 拷贝 vs 移动
  • 异常 vs 返回值
  • std::function vs 模板
  • 虚函数 vs CRTP
  • 手写内存管理 vs STL 容器

语言本身没有强迫你用哪种方式,而是说:“你自己选吧,我都给你准备好了。”

这让新手很容易迷失。

但一旦在工程里确定好风格,例如:

  • 不手动 new/delete
  • 优先构造函数注入
  • 优先组合而不是继承
  • 优先值语义
  • 优先模板而不是虚表(热点路径)
  • 接口一律返回 optional / expected

C++ 其实没那么难用。

6. 那么,C++ 的“反人类”,到底是为了性能吗?

答案很明确:

绝大部分复杂语法,确实都是为了性能。
另一部分,是为了兼容历史。

真正纯粹为了“看起来难”的语法几乎没有。

问题在于:

  • 要性能 → 必须暴露底层机制
  • 要兼容旧代码 → 不能随便改语法
  • 要灵活 → 必须给开发者更多选择

C++ 就是这样在现实的夹缝中进化出来的语言。

如果你把性能、可移植性、兼容性放在第一位,它真的很难被替代。

7. 写给每天被 C++ 折磨的人

C++ 不完美,但它一直努力在一个极度困难的位置上保持自洽。

如果你觉得它“反人类”,不是你不够聪明,而是这门语言承担的任务太多。

从某种角度讲,C++ 不是难,而是它允许你使用所有难的部分

但你并不需要全部掌握,也不需要为了“语言层面优美”去抗争历史包袱。

你只需要:

  • 写现代 C++
  • 用现代库
  • 用现代实践
  • 避免自己重新发明轮子

当你习惯了那一套用法,C++ 的世界其实并不混乱,反而非常强大。掌握其精髓,对于构建高性能的云原生/IaaS基础设施也至关重要。




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