从 C++98 到 C++26，经历了什么？

作为一名程序员，2023 年最应该关注的话题就是 C++的标准更新。

C++标准遵循 3 年开发周期，并以发布年份命名。C++在临发布的一年前会进入“功能冻结期（feature freeze）”，即版本开发进入半稳定状态，不再添加重大功能及特性，着重于修复各种 BUG。因此，直到 2025 年初，C++26 都会增加新内容。

上个月，C++26 时间表发布，将会在“并发和并行性方面有重大改进”。而已经推出的 C++ 23 版本则沿袭了 C++17 的传统特征，完善了现有特性。但是，与 C++ 98、C++11 或 C++20 相比，改变略小。

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为理解 C++下一步的发展方向，我们将 C++放进历史大背景中讨论。

一、C++26 时间表发布改进并发和并行性

上个月，ISO C++委员会举行会议，正式通过 C++26 时间表。当时，共有近 180 名成员参会。ISO C++标准委员会主席兼微软本地语言架构师 Herb Sutter 发文详细介绍了有关 C++26 的最新进展。

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C++ 26 首轮会议公告（图源：Herb Sutter）

Herb Sutter 在文章中表示：并发和并行小组目前仍在按计划推进 C++26 的 std::execution 和 SIMD 并行。该版本在“并发和并行性方面有重大改进”，但是，Herb Sutter 并没有透露具体改进内容与可能的技术细节。

值得一提的是，在本次会议上，委员会采纳首批共计 40 份变更文件，其中的变更都相当小。

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C++ 26 时间表（图源：Herb Sutter）

据悉，与 C++ 26 相关的下两轮会议将分别于 11 月及次年 3 月举行，前者在美国夏威夷州科纳举行，由 WorldQuant 和 Standard C++ Foundation 主办；后者在日本东京举行，由 Woven by Toyota 主办。

二、C++23 标准

7 月，C++23 已完成更新，并进入了最终投票阶段。

C++23 是由国际标准化组织（ISO）和国际电信联盟（ITU）颁布的编程语言 C++标准。它最初于 2017 年 6 月正式发布，是 2001 年的 ISO/IEC 14882：2001(C++11)的下一个迭代。

C++23 完整地实现了 C++的表达力，并使其对计算机科学和软件工程更有用。

它的主要特性包括：模板参数捕获、可变参数模板等。同时，它还引入了一些新的核心语言特性，如，UTF-8 字符串字面量、更多的类型别名和 using 声明等。

此外，C++23 还引入了一些新特性，如，简化的工作线程支持、原子操作、普通指针改进、区域性和字符编码以及可以按程度进行编辑的新字符串操作。

最值得一提的是，C++23 中引入了 this 推导，使 C++轻松实现复杂技术。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，在 C++23 中，开发者将获得扁平化关联容器。这些容器平衡了时间和空间复杂度。std::flap_map 可取代 std::map，而 std::optional 的接口将扩展为单子接口。

三、从 C++98 到 C++20

那么，C++标准经历了哪些历史变革呢？

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1.C++98

20 世纪 80 年代末，Bjarne Stroustrup 和 Margaret A. Ellis 撰写了著名的《注释 C++参考手册》（简称 ARM）。

当时，ARM 根据独立的 C++实现定义了 C++的功能；并且，ARM 为第一个 C++标准——C++98（ISO/IEC 14882）奠定了基础。

值得一提的是，C++98 包括：模板、包含容器和算法的标准模板库（STL）、字符串和 IO 流。

2.C++ 03

在 C++ 03（14882：2003）中，修正了一些微小的技术，但在社区中仍被称为传统 C++。

3.TR1

2005 年，令人兴奋的事发生了。Technical Report 1（简称 TR1）推出，是由 C++标准化委员会成员建立的 boost 项目，推动现代 C++向前迈出一大步，也为后续 C++11 的出现奠定了基础。

具体来讲，TR1 有 13 个库。这些库也成为了下个 C++版本的一部分，分别对应到正则表达式库、随机数库、智能指针（如，std::shared_ptr）和哈希表。

4.C++11

C++11 被称为现代 C++，它的许多特性从根本上改变了 C++的编程方式。例如，C++11 引入了 TR1 组件，还有移动语义、完美转发、可变模板或 constexpr 等特性。

但是，这些并不是全部。随着 C++11 的到来，我们还获得了内存模型作为基础的线程模型以及线程 API。

5.C++14

C++14 是一个小型 C++标准，引入了读写锁、泛化 lambda 和泛化 constexpr 函数。

实际上，C++14 相对之前的 11 并没有太大改动，或者说更像 C++11 标准基础上的查漏补缺。C++14 之后，还有 17、20、23，所以，C++14 更像个过渡版本。

6.C++17

C++ 17 有两个突出的特性：并行的 STL 和标准化的文件系统。大约 80 个 STL 算法可使用执行策略执行。

这意味着，调用 std::sort 可以在 C++中实现对容器 vec 并行排序的提示。此外，你还可以按顺序进行指定排序或向量化。

就像 C++11 一样，boost 对 C++17 也产生了重大的影响，从 boost 中获得了文件系统以及 3 种新的数据类型：std::optional、std::variant 和 std::any。

7.C++20

C++ 20 的革新从根本上改变了编写 C++的方式，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 库能够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。

• Coroutines 使异步编程在 C++中成为主流。Coroutines 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，是有效模板参数的语义类别。Concepts 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，也带来了诸多好处。例如，不再需要预处理器。最终，我们还将拥有更快的构建时间和更简单的包构建方式。

四、C++的下一步神奇递归模板模式

C++的设计模式大致可分为三类：创建型模式、结构型模式和行为型模式。

而神奇递归模板模式（CRTP）也是 C++的设计模式，精巧地结合了继承和模板编程技术，可用来为 C++的 class 提供额外的功能、实现静态、多态等。

总之，CRTP 实现了静态多态，将会成为接下来 C++的重要设计模式。