【Scott Meyers】C++5×5断想之三：C++历史上最重要的软件

原文地址：http://www.artima.com/cppsource/top_cpp_software.html。译文发表于《程序员》2007.1。

作者介绍

Scott Meyers，C++顶级权威之一，为世界各地客户提供培训和咨询服务。出版有畅销的Effective C++系列图书（《Effective C++》、《More Effective C++》和《Effective STL》），设计了创新型的Effective C++ CD，Addison Wesley的Effective Software Development Series顾问编辑，The C++ Source (http://www.artima.com/cppsource/)咨询板块专家。布朗大学计算机科学博士，他的网站是www.aristeia.com。

在本系列的第三篇文章里，我将把视线转移到评选过去最重要的C++软件上来。

用C++编写软件，你需要工具的帮助。在我看来，这些工具曾经是（将来也是）有关C++的最重要软件。可以想见，曾经出现了不少用C++开发的重磅软件，它们促使很多人为了以后项目的开发选择了这门语言，但我不关心这些。这门语言最重要的软件应该是软件开发人群使用的最基本的东西：编译器和库。可能，C++是更为库编写而不是应用开发所设计的一门语言。

我选择的C++历史上最重要的五个软件如下，以诞生年份为序：

Cfront，AT&T的Bell实验室开发，1985-1993。Cfront是最早的C++编译器。它可是真正的编译器，不过生成的是C格式的目标码。因此将它认作C++到C代码的预处理器是很自然的。很难让人在调试时不做它想，因为至少在我1998年开始使用它时，仍然没有C++调试器。头发花白的前辈们当时使用C调试器，必须要对付那些让人精神崩溃的名字（比如，识别调试器里指向C++源代码中某个加法函数的__pl__1Aff）。

事实上，Cfront生成C目标码有两个好处。第一，可以非常容易将Cfront移植到新的平台，因为C编译器到处都是。这就促成了C++在各种环境里的快速传播。第二，使用者可以观察编译生成的代码，知道编译所做的工作。当大多数人还是C++新手的时候，通过揭示其工作过程，有助于消除大家对C++的神秘感。它也扮演某种保护伞的角色。不用担心C++用黑纱蒙住你的眼睛，因为它所做的任何事情都清清楚楚摆在那里（至少和从前机器生成的C代码一样清楚）。

在1990年前，Cfront不仅是个编译器，而且也成了事实上的语言标准。C++诞生于AT&T，Cfront来自AT&T的C++小组，因此无论Cfront干什么，自然是不会错的。长期以来，其他厂商的编译器紧跟Cfront，以致Cfront的bug都被原样复制。直到《Annotated C++ Reference Manual》（ARM）发布，Cfront的标准色彩才逐渐消退，特别是大家认识到要为Cfront加入异常处理机制需要付出巨大努力的时候。

Cfront的最后版本发布于1993年，但阴魂不散。Edison Design Group，一家专业生产最贴近C++标准的front-end编译器的商业公司，在2006年7月的文件里还指出它们的编译器兼容Cfront模式。我猜测仍然Cfront仍然在一些不支持本地C++编译器的嵌入式项目中发挥作用，当然仅仅是猜测。

GCC，GNU工程的杰作，1987至今。GNU很早就进入了C++商业领域，并且发布了第一个生成本地代码的编译器（相对Cfront的C++-C转换而言）。多年以来，GNU编译器成了跨平台应用开发的不二选择。事实上，它是一个交叉编译器，这也使它在嵌入式系统开发领域广受欢迎。GCC本身是一个支持多种front-end（包括C、C++和FORTRAN等）和针对各种平台的back-end工具的编译器平台，其C++版本就是广为人之的g++。

g++的早期推动人是Michael Tiemann。我不由得回忆起自己曾经提交了一份g++的bug报告，很快就得到了Tiemann的回应。他提供了新的g++文法，并请我据此重建编译器，看看我报告的问题是否解决了。我记得问题依然存在，但一个编译器的作者特意送你一个修改补丁并请安装试用，已经难能可贵了。顺便提及一下，Tiemann于1989年与人合伙创办了Cygnus Support，我相信Cygnus是历史上第一个提供免费软件的公司。据说早期的时候，Tiemann有时会躺在浴盆里召开Cygnus的会议。

g++是开源的，这样C++社区就可免费获得与C++标准一致的 front-end工具。但我从未听说哪个以g++代码为基础编写的开源工具（如Lint、重构工具等等）的解析能力能与g++比肩。有不少可以解析所有C++声明的工具（比如gccxml），但据我所知，没有哪个工具能同时解析声明和定义部分（特别是函数体）。因此尽管我于它没有个人使用经历，但我怀疑g++的front-end是否在完全开源上有所保留。这对于C++开发者来说是不幸的，因为尽管有很多工具可供使用，但其真正威力应该是解析[注释1]C++源代码的能力，这是一个难以逾越的障碍。

Visual C++，Microsoft出品，1992至今。VC++是C++成功的最大推动力之一，也是延缓C++进步的最大障碍之一。尽管Bjarne Stroustrup断言“没有人知道大多数C++开发者到底在干什么”[注释2]，但我基本上不会怀疑如果我将这颗星球上所有C++开发者召集到一起，并要求为他们使用的编译器投票，我想大多数人都会提到VC++。仅就这点而言，VC++已经并将继续对C++产生重要影响。而且，Microsoft的旗舰产品（如操作系统、Office等）也完全或主要用C++编写，并用VC++编译。这也加重了VC++在C++世界的分量。该公司对C++的倚重促使它开发了很多工具和API来支持其应用，从而导致很多Windows开发人员也使用这门语言。到了90年代晚期，很多人（这让我震惊甚至恐惧）将C++叫做“Microsoft语言”[注释3]。VC++在C++领域占据了统治地位。对于大多数程序员而言，Visual C++就是C++。

不幸的是在Microsoft的C++实现里，标准的缺失持续了很多年。1998年前，这算不上一个问题，因为根本就不存在可以遵从的标准，其他编译器厂商也是各行其道。然而，VC6于1998年发布，此时距C++标准完成已近一年。与同类产品相比，VC6与C++标准差得最远。当然这在当时仍然不是一个十分的严重问题，因为很少有程序员马上使用C++标准里的最新特性。糟糕的是VC6一直维持到2002年（VC7发布），甚至VC7编译器本身也没有大的改变。在这些年里，对标准的支持，基本上都是以更新库（如STL）的形式实现，而我们很多人都觉得多年前就应该发布升级版本。2003年的VC7.1终于解决了大部分标准兼容问题，但在VC6至VC7.1的六年间，使用VC6的跨平台开发者必须因其缺陷付出艰苦努力，最典型的就是通过条件编译（也就意味着代码零乱）解决模板偏特化等问题。不过，很多开发者直到今天仍在使用VC6，他们也得继续感谢VC6小组大范围忽视标准兼容的决定。比如，新的版本在内存耗尽时不抛出异常，而直接返回空指针。

2003年后，VC++不再存在我认为相当严重的标准兼容性问题，我相信它现在的领导者非常重视标准兼容。然而，我在1998到2003这六年来经常接触的都是工作（至少就编程序而言）中并无特别困难的开发者，因此我理直气壮地决定将我对Microsoft的“警惕”保持到2008年——从他们发布一个“真正的”C++编译器起的六年。

The Standard Template Library，源自HP，1993年至今。像C++这类语言的标准库应该提供一系列常用容器和算法，这个说法并不会让人格外惊讶，但即便这样的作品也可能上这个榜。而STL对C++的贡献远非如此。它引入了容器和算法的设计架构，这样，仅仅通过迭代器交互就能实现无缝协作。它示范了如何用容器和迭代器替代数组和指针。此外，它还告诉用户如何扩展架构，允许引入新的容器、算法和迭代类型——它们可以像STL自有组件那样和任何符合STL标准的组件一起工作。所有这些都以效率为实现基础，不考虑经典的面向对象、基于继承的解决方案，而几乎完全依赖于模板技术。它还为C++引入了泛型编程。这一切的努力给我们带来了库和库框架设计思路上的转变，也满足了那些寻找便利的、可移植容器者的需求。我在《Effective STL》（Addison-Wesley, 2001）里写到，“我已经编程三十年，但我从未发现STL的比肩者”。现在已经超过了30年，我仍然没有发现。

Boost类库，诞生于1999年。这项选择似乎带点儿欺骗，因为Boost实际上不是一个类库，而是一个收容人们因各种目的和想法而设计实现的一系列库的组织。因此，Boost库在提供什么以及如何提供功能上似乎漫无目的。然而，Boost及其库对C++产生了重大影响，这种影响在未来可能更为明显。TR1中规定的14类新功能（其中13个已经写入C++0x草案）里，有10个[注释4]来源于Boost库使用者的建议。

Boost的影响并非偶然。它就是以充当那些可能最终被加入C++标准的库的实验床和推动者为目的而创立的。TR1对Boost的重视已经证明了它的成功，而且TR2很可能包纳Boost中更多功能。

如果在Google中搜索“C++ libraries”（不带引号），你会发现Boost排在头条。这是否意味着人们想到C++库，就会想到Boost呢？我想它至少说明了Boost与C++库的关系是多么密切吧。

当前，软件工具已经成为C++成功的关键因素，但归根结底，任何美好的东西都要人来创造。C++是如此，人类任何别的劳动也是如此。在下篇系列文章里，我将告诉你我认为谁是最重要的人——C++世界的巨人[注释5]。

注释：

1.所谓“解析”，我指的不仅仅是构建抽象语法树，还包括执行隐式模板实例化、解析重载函数调用等。也就是说包括解析和语义分析，不过很多C++工具的威力起点是语义分析的结果。人们常常将这整个过程叫做“解析”。

2.C++社区是如此庞大和复杂，以至于无法分析“大多数程序员”的行为。

3.“Unix语言”是Java，我不知道Apple语言应该是什么。

4. 它们是：reference wrappers、smart pointers、enhanced member pointer adapters (mem_fn)、enhanced binders (bind)、generalized Functors (function)、type traits、random numbers、tuples、fixed-size arrays和regular expressions。

5.每个人都知道巨人的力量，但我做名人研究的老婆却提醒我说，尽管巨人们都力量超群，但在他们的漫漫长路上，更多依靠的是艰辛努力而不是他们天生的神力。这就是他们前仆后继投身与奥林匹斯山主宰者（宙斯和他的仆从）斗争的原因。我将把判断C++世界里是否存在同样现象的问题留给你们，如果有，那么是谁或者说是什么扮演着奥运会选手的角色呢？