The New C++: 七人组－审议C++标准库扩展

  [声明]：本英文资料源自于Herb Sutter 发表于“C/C++ User Journal”杂志，“C++ 翻译小组”的翻译作品供学习交流与参考用途，不得用于任何商业用途。未经Herb Sutter同意，不得转载;对于违反以上条款，翻译小组对此不负任何责任；特此声明。

文章来源：http://www.gotw.ca
版权归属：Herb Sutter
译      者：Elminster (CSDN)

The New C++: 七人组－审议C++标准库扩展

上次[1]，我概述了一下C＋＋标准的过去、现在和未来可能的方向，主要的参与者、他们是如何相互影响以及如何影响你。正如这次承诺的，我将带领大家概观一下在2001年10月Redmond, Washington, USA举行的WG21/J16会议上审议的第一批建议库扩展。

[章程]

当你阅读下一部分的提议摘要时，请注意4件重要的事情：

现在没有最终决定,提议的第一个组织根本上要提供给“库工作组”一些有形东西来进行考虑。考虑实际的提议让我们更好的了解在一个协议中我们想要什么，什么样的问题我们应该能问的。
不是每一个提议都是必需的，这些提议中,许多是来自Boost[2]，但是Boost并不是一个幸运儿。对于其他相同的提议，这扇门没有关闭。这只是一些接受到的例子，只是作为最初的考虑，“库工作组”知道大部分的提议都是具有竞争力的设计或实现。举个例子，有一个提议是Boost的“正则表达式”的功能，而微软研究院最近也提出了具有竞争力的、他们自己的“正则表达式”的功能，在某些方面表现更好。在这种情况下， “库工作组”可以选择采用其中之一、或每个提议的一部分、或者两个都不采用如果标准不需要包含特定类型的功能。
与标准兼容很重要：这意味着要兼容C++98，一般提议要能在当前的标准C++中执行。同时也意味着与其他标准兼容，特别是C99（比如，采用C99功能，像以下提及的它的头文件<stdint.h>）和POSIX（如在线程库提议中）。
可实现性的重要：我们考虑的所有提议都有参考的实现，可供“库工作组”成员检查。这在最初的1995的HP STL以后就成了惯例，委员会可以自由加入到标准的形式，提供了工作实现。 

这是知道的3个主要类别，我们希望加入到C++标准库中的：

C99兼容：无论什么情况下如果有可能，我们都希望采用C99的功能，这样能促进两种语言更好的兼容。此外，C99的头文件<stdint.h>是一个突出的例子。
填补缺陷：我们希望加入的东西可以填补当前c++标准库的缺陷和遗漏。一个例子就是哈希容器。另一个就是智能指针的广泛的选择，除了当前的auto_ptr，不幸的是auto_ptr看起来用在不合适的地方，只是因为它仅仅是标准的智能指针；我们可以做的更好。
有用的功能：一个功能不会因为有用就一定要标准化。但是有些功能，比如广泛使用的字符串，如果它不标准化，那就很为难了。实际上就是因为这个原因C++98（不同与预标准化的C++）中加了字符串；不必放进标准的像是标准支持正则表达式式匹配和标记化，这些都是我们通常想在特别是字符串、迭代器范围、流上实施的任务。在这个类别中，还包括了简化系统编程和泛型编程作业功能，如下面讨论的线程和Type Traits等。

你将会看到这一组提议是这三类的代表。

[提议]

这里是7条提议

Header <cstdint> [3]

C99标准向C标准库中加了几个新的功能。特别是C99<stdint.h>头文件支持给定宽度的标准整型，这在代码跨平台移植方面有用。

精确宽度整数(C99中可选)：intNN_t 和uint_NN_t，这里NN可以是8, 16, 32, 或 64 (如： int32_t)，分别是signed 和unsigned整数，准确宽度NN位。
最小宽度整数：int_leastNN_t和uint_leastNN_t，这里NN可以是8, 16, 32, 或 64 (如： int_least32_t)，分别是signed 和unsigned整数，最少NN位。
最快最小宽度整数：int_fastNN_t 和 uint_fastNN_t 这里 NN 可以是8, 16, 或 32 (例如 int_fast32_t)分别是signed 和unsigned整数，最少NN位，通常在大多数正数操作中是最快的。
最大宽度的整数：intmax_t 和 uintmax_t 分别是signed和unsigned 整数，分别能保存任何signed 或unsigned值。

这很有用因为现在多数商用的C++项目，目标都是多平台，我们已经定义了我们自己版本的这些功能为了更好的移植性。你可能已经在项目的公有系统头文件中有一个OUR_INT32 typedef或宏定义。像这些功能帮助我们避开重新改造太多基础的东西，特别是当我们要把代码移植到64位机上的时候，显得很有用。

Boost的头文件<cstdint>提供了typedef对这些C99类型的封装，把所有命名都放到Boost的命名空间里。如果被标准采用，大概这些命名将会出现在标准库的命名空间里。

Type Traits [4]

提交的第二个功能是Boost的Type Traits。如果你对类型的重要性有怀疑的话，请重新阅读Alexandrescu的“Modern   C++ design” [5]。这本书的Loki库包括了与Boost相类似的功能，虽然细节不相同，一个具有优势，另一个没有。

写一个模板，模板参数T:

template<typename T> void f( T t ) { /* whatever */ }

在这个函数模板里，你想知道类型T真是一个类（换句话说，是一个整型还是个函数）吗？问is_class<T>；想知道它是个成员指针吗？问is_member_pointer<T>；它是个浮点指针类型吗？is_float<T>会告诉你。还有更多。

在第一次提交考虑加入下一代C++标准库中的就有Type Traits功能，这表明在今天它是多么重要和多么经常手工使用。在标准之前，许多字符串有自己的basic_string模板，今天许多人使用自己的Type Traits功能。不管哪个提议最终被接受，拥有这一类功能将提供，正如我们现在意识到的，基本服务用于某些泛型编程

正则表达式[6]

正则表达式分解和匹配是许多项目每天做的事情之一。一些语言像Perl提供了超出一般的能力。Boost的正则表达式式匹配库提供了强大的工具，故意与Perl, POSIX, 其他流行的正则表达式库，相类似和兼容。如果你了解Perl的工具，你将可以不费吹灰之力使用Boost的工具。

这是一个简单的例子，来自库的自带文档，演示了如何检查是否一个普通的C++字符串存储了可读的信用卡号码。

bool validate_card_format(const std::string s) { static const boost::regex e("(\\d{4}[- ]){3}\\d{4}"); return regex_match(s, e); }

正如我上面指出的，微软研究院也设计了一个具竞争的正则表达式功能，宣称与Boost相比具有重要的性能优势。另一些竞争的功能可能也会出现。我个人认为可能他们中的一个（或一些组合）被C++标准库采用，但是在这一点上，这个领域是敞开的。如果你有一个regex库，你认为比它们高级；你可以贴到新闻组comp.std.c++让我们知道。马上行动。

Smart Pointers [7]

正如上面解释的，auto_ptr是唯一的标准智能指针，这确实是耻辱。这不需要在发生了；真正的在第一轮C++标准化的过程中，特别是Greg Colvin几次鼓励提交智能指针变量，委员会只接受了auto_ptr，我们客气的讲就是“修改”形式。特别是Colvin的 counted_ptr没有放进标准。但是不要害怕，它在这里Boost：counted_ptr 现在叫 boost::shared_ptr ，有一个类似的shared_array。还有一个scoped_ptr，它可论证auto_ptr应该是什么（就是，限制当它越界时，自动对象释放它的指针）和补充的scoped_array。

当我们正在讨论这项提议时，Andrei Alexandrescu参加了会议，提供了解释他自己基于policy-based设计的Loki SmartPtr [5] 。SmartPtr提供了四个Boost指针功能的超集。它留下来只是看哪个提议会最终被采纳，但是这些选择很重要。

如果你对Boost、shared_ptr一无所知。如果你曾想得到一个指针容器，只是因为你不能将auto_ptr放进容器（不应该，最好不要编译，如果编译了不管你知道与否，你正裸行在一个雷区[8]），这时它就显得很有价值。你几乎总是想得到的就是shared_ptr容器。shared_ptr 限定于 std::less，另外特别的为这种用法设计的。

随机数[9]

由于自己对密码学感兴趣，至于好的随机数，我有点心虚(我心中有个弱点)。随机数在任何时候任何事情上都用的到，从不重要的，比如棋盘游戏的骰子滚动，到重要的建模应用如生成证券市场模拟的随机输入，到重大的至关紧要的，容易出错的安全应用，比如创建密码安全密钥生成的无法猜测的输入。这些类型的随机数生成有不同的要求；比如有些需要平坦分布（你通常想要骰子每个结果具有1/6的机会，而不是灌铅骰子），有些不需要平坦分布（比如常态分布或泊松分布）

个人认为在标准里加入好的RNG功能很重要，这样开发者将不再倾向于自己设计，而且可能出错。特别是因为C在其标准库里提供了rand函数，大多数时间，开发者过于依赖它；我们在C＋＋中提供rand，是因为要支持C标准库，我个人感觉我们有责任做的更好。现在有过多经常的误解和更多的是给别人一种安全的错觉。

有理数[10]

有理数?,一个标准化的功能提供像：rational<float>(1,10)这样的表达准确表示1/10(你不能作这样的二进制浮点运算)，辅助功能如：gcd计算最大公约数。rational_cast模板显式的将有理数转换近似的浮点数，比如rational_cast<double>( r )。

线程[11]

“为什么C＋＋没有线程？”是经常听到的一句话。我们当中的许多人一个星期的每一天都在写多线程程序，但是确实C＋＋标准在线程这个主题上保持沉默，没有提供处理它们的功能（包括的问题像在出现竞争条件下静态对象的初始化，如果你不小心，很容易意外的将他们重复初始化）。

这是事实上的假设下一版C＋＋标注将包括线程支持。在标准库中的准确的形式、要求作多少改变，这些还要等着瞧。对这领域的兴趣和压抑的要求使得Boost线程库可能成为最有趣的提案。这个线程库实现了在UNIX和Windows平台上使用POSIX，在windows平台上也使用本地Win32线程。

[总结]

任何一个功能都没有作最后决定，存在它们的许多竞争版本。委员会欢迎这些和将来的其他提案。其间，我们已经看到在C99兼容（头文件<cstdint>）方面的具体有用的提议、缺陷的填补（智能指针）和特别是在系统编程和泛型编程方面有用的功能（type traits，正则表达式，随机数，有理数和线程）。

下次将会更近的了解上述的提议功能。另外到时候还包括2002年4月将要在Curaçao召开的标准大会的新闻。请等待。

[参考资料]

[1] H. Sutter. "The New C++," C/C++ Users Journal Experts Forum, February 2002, <www.cuj.com/experts/2002/sutter.htm>.

[2] <www.boost.org>

[3] <www.boost.org/libs/integer/cstdint.htm>

[4] <www.boost.org/libs/type_traits/index.htm>

[5] A. Alexandrescu. Modern C++ Design (Addison-Wesley, 2001).

[6] <www.boost.org/libs/regex/index.htm>

[7] <www.boost.org/libs/smart_ptr/index.htm>

[8] H. Sutter. Exceptional C++, Item 37 (Addison-Wesley, 2000).

[9] <www.boost.org/libs/random/index.html>

[10] <www.boost.org/libs/rational/index.html>

[11] <www.boost.org/libs/thread/doc/index.html>

本文地址：http://com.8s8s.com/it/it2578.htm