C++的演化歷史

C++是一門這樣的編程語言：

兼顧底層計算機硬件系統和高層應用抽象機制
從實際問題出發，注重零成本抽象、性能、可移植性、與C兼容
語言特性和細節很多，學習成本較高，是一門讓程序員很難敢說精通的語言

C++是自由的，支持5種編程風格：

面向過程編程
數據抽象編程
面向對象編程
泛型編程
函數式編程

C++的重要歷史階段

縱觀C++的整個發展和演化的歷史，C++經歷了5個重要的時期：

C with classes：站在C語言的肩膀上
標準化前的C++： C++正式問世，不斷演化，走向標準化之路
C++98：第一個國際標準化的版本
C++11： Modern C++
C++20：感覺像一門新的編程語言

1979 - 1981: C with classes

在C語言的基礎上，開始了「帶類的C」的嘗試
這個階段的C++沒有被看作是一門新的編程語言，也沒有C++這個名字，只是一個更好的C
這個時期最重要的是引入了Simula語言的類和繼承的概念，使用Cpre預處理器實現
- 類
  - class是一種類型擴展機制，可以讓程序員自定義數據類型
  - 用戶自定義的數據類型和內置基本數據類型一樣，是語言的「第一等公民」
  - 權限控制只有public和private，沒有protected
  - 支持構造函數和析構函數
  - 支持調用函數和返回函數
- 單繼承
- 內聯函數
- 友元類
- 函數參數類型檢查
- 函數默認參數
- 賦值運算符重載
- 支持new和delete運算符
- 改進了C中不友好的語法
  - 函數形參的類型聲明
  - 結構體變量的定義
早期的指導思想
- 與C語言兼容
  - C的語言特性均可用
  - 對象的內存布局和C結構體一致
  - 使用和C一樣的鏈接模型
- 比C語言提供更高層的抽象機制
  - 讓程序員更加容易表達設計意圖和組織更大規模的代碼
- 性能、可移植性要和C一樣好
  - 不使用垃圾回收機制
  - 實現語言特性的成本不能過高

1982 - 1985: Cfront 1.0

從1982年開始，C++開始定位作為一個新的編程語言，使用編譯技術重新實現了「帶類的C」，對應的編譯器為Cfront
1983年底，C++正式被命名
Cfront的工作原理：將C++代碼先通過Cfront翻譯為C代碼，然后通過C編譯器進行編譯和鏈接
這個時期的C++語言特性和「C with classes」一致，主要支持面向過程、數據抽象的編程風格
1985年，Cfront 1.0發布
1985年，《The C++ Programming Language》第一版發布

1986 - 1989: Cfront 2.0

從1986年開始，C++開始引入一些重要的語言特性，讓C++明顯區別于C
- 虛函數
  - 虛函數的引入，對C++意義重大
  - 讓C++正式支持了面向對象的編程風格
  - 讓程序員有了更強大的設計意圖表達工具
- 函數和運算符重載
- 引用
- const
- 類級的new和delete運算符重載
- 改進的靜態類型檢查
- 引入新的注釋//
- 多重繼承
- protected訪問
- static靜態成員
- const成員
- 指向成員的指針
- 去掉調用函數和返回函數
- 1987年，C++ support in GCC 1.15.3
- 1989年，Cfront 2.0發布

1990 - 1993: Cfront 3.0

1990年，《The Annotated C++ Reference Manual》發布
引入了C++高級特性，讓C++作為一個編程語言趨于完善
- 命名空間
- 異常
- 模板
  - 讓C++支持了泛型編程風格
  - 對標準庫STL的實現至關重要
- 嵌套類
1991年， Cfront 3.0發布
1991年，《The C++ Programming Language》第二版發布
1993年， Cfront退出了歷史舞臺

1998: C++98

ISO/IEC 14882:1998
C++標準委員會發布了C++語言的第一個國際標準
確定了C++的核心語言特性和標準庫STL
引入的新語言特性
- 運行時類型識別RTTI
- mutable
- bool
- declarations in conditions
- template instantiations
- member templates
- export
1998年，《The C++ Programming Language》第三版發布

2003: C++03

ISO/IEC 14882:2003
C++98的修訂版本
引入新的語言特性
- value initialization

2011: C++11

ISO/IEC 14882:2011
正式邁進新時代：現代C++
C++也進入了一個新的快速發展期，每3年發布一個版本
2013年，《The C++ Programming Language》第四版發布
引入了很多新的語言特性
- 類型推導: auto、decltype
- 右值引用和移動語義
- 變參模板
- std::function & std::bind & lambda表達式和后置返回值
- 智能指針
  - c++11引入了三種智能指針：
    - std::shared_ptr
    - std::weak_ptr
    - std::unique_ptr
- constexpr
- static_assert
- 類機制完善
  - 移動構造函數和賦值運算符重載函數
  - 支持=default和=delete，完善編譯器自動生成函數的控制
  - 支持explicit
  - 委托構造
  - 繼承構造
  - 支持final，完善繼承
  - 支持override，完善虛函數
- range-for(基于范圍的for循環)
- enum class
- nullptr
- 新增內置數據類型：long long、char16_t、char32_t
- 類內初始化
- 統一初始化
- using定義類型別名
- noexcept
- thread_local
- 列表初始化
- etc.
完善了標準庫STL
- 重新實現了STL的數據結構和算法
- 新增散列表和集合std::unordered_map、std::unordered_set
- 新增元組std::tuple、單向鏈表std::forward_list、數組std::array
- 移動函數std::move
- 完美轉發std::forward
- 智能指針std::unique_ptr、std::shared_ptr、std::weak_ptr
- 回調函數std::function、std::bind
- 多線程std::thread
- 多線程同步std::mutex、std::condition_variable、std::lock_guard、std::unique_lock
- 異步任務std::promise、std::future、std::packaged_task、std::async
- 原子操作std::atomic
- 時間函數std::chrono
- 初始化列表std::initialize_list
- 模板元編程type_traits
- 正則表達式std::regex
- 隨機數生成random
- etc.

2014: C++14

ISO/IEC 14882:2014
C++11的修訂版本
完善C++11的語言特性
- 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.
完善標準庫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
一個C++11的重要補充版本，引入了不少新的特性
- 構造函數模板推導
- 結構化綁定
- if-switch語句初始化
- 內聯變量
- 折疊表達式
- constexpr lambda表達式
- namespace嵌套
- __has_include預處理表達式
- 在lambda表達式用*this捕獲對象副本
- 新增Attribute
- 字符串轉換
- 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
一個比肩C++11的重大版本
全新的語言特性，讓C++20看起來更加符合現代化的特征
- module
  - 改變程序的組織方式
  - 加快編譯速度
- concept
  - 增強了模板的設計表達能力，讓模板更好用了
  - 模板的錯誤提示變得友好
- 協程
  - 應用級并發機制的支持
  - 讓異步編程更方便
- range
  - 更好地支持了函數式編程風格