罗剑锋的C++实战笔记

开篇词 | 把C++从“神坛”上拉下来,这次咱这么学

罗剑锋

前奇虎360技术专家,Nginx/OpenResty开源项目贡献者

你好,我是罗剑锋,你叫我Chrono就好。

去年,我在极客时间开了一个《透视HTTP协议》的课程,有很多同学留言,希望能再听我讲讲其他领域的知识。

于是,在一年之后的今天,我给你带来了这个新课程:《罗剑锋的 C++ 实战笔记》。

为什么C++这么难学?

如果你之前看过那个课程,就应该知道,我的工作经历比较杂,HTTP只能算是我的一个“副业”。这次要讲C++,感觉终于回到了“老本行”。毕竟写了二十多年的C++代码,经手的大大小小的 C++项目不计其数,现在终于有机会把一点一滴积累起来的这些经验整理、分享出来,内心还是有点激动的。

一说到C++,几乎所有人的第一反应就是“出了名的难学难用”。的确如此,因为它实在是太复杂了,有太多的特性和细节。

随着标准版本的演进,C++里包含的东西也越来越多。最早的C++98只有60来个关键字,到C++11变成了70多个,C++20则膨胀到了近百个。对比一下同级别的Java、Go等语言,C++真称得上是“巨无霸”。而且这还仅仅是核心语言,外面还有更庞大的标准库在等着你。

不断膨胀的核心语言加上庞大的标准库,让学习、使用C++的门槛无形中提高了很多,不仅C++“新手”学起来很难,就连C++“老手”也会觉得,用好它并不是一件容易的事情。

Effective C++ 里有一句话,我觉得很有意思:

C++是一个威力十足的编程语言,如果C带给你足够绞死自己的绳索,C++就是间五金店,挤满了许多准备为你绑绳结的人。

这句话形象地说出了C++的难点:它太接近底层,C语言本身已经有很多“坑”了,而C++又增加了更多的“坑”,一旦用不好,就很容易“作茧自缚”

其实,这些年来,C++标准委员会也意识到了这个难学难用的问题,也做了很多工作,尽量让C++对初学者友好,朝着易学易用的方向去努力。但C++毕竟背着“兼容C语言”这个巨大的历史包袱(说得重一点就是“原罪”),无法做出彻底的改革,在可以预见的将来,语言里的那些“坑”还将长期存在。

针对这个问题,我的建议是,先从C++11标准开始学起。这个版本的C++虽然还是很复杂,但却添加了很多方便易用的新特性,更接近“现代编程语言”,可以少遇到一些传统编程方式的“坑”。

市面上有不少教授现代C++的书,也都是专家、大师之作,权威性毋庸置疑。但C++实在是太庞大了,相应的书都很厚,慢慢去“啃”、去“消化”实在是吃力。

而且,这些毕竟是纸面上的知识,离实际的开发还有一定的距离,你难免会有这样的感慨:

道理我都懂,可用起来还是会犯怵,要是身边能有个人来指点一下该多好。

不知道你在刚毕业的时候,公司有没有为你安排过一个“入职导师”的角色,他会制定培养计划,带你熟悉环境,指导你的工作,让你尽快成长为一名合格的职场新人。

C++书籍就好像是学校里的老师,只能教你基本的知识。而学习C++最缺乏的就是一个“入职导师”,他能帮你跨越从课堂到现实的“鸿沟”,告诉你实际工作时会遇到哪些问题,又该怎么解决。

很可惜,大多数人,也包括我,当初都没有遇到这样的好导师,学C++的时候一切都要靠自己摸索。虽然说“实践出真知”,最终有所成就,但也浪费了不少大好年华。

所以,接到极客时间的邀请之后,我决定写这样一个能够担当“入职导师”“引路人”角色的课程,从庞大的C++里裁剪出一个精致的子集,挑选出最适合你自己的C++特性。我还会把踩过的坑、走过的弯路、收获的果实,都毫无保留地分享给你。

课程特点

既然要当“入职导师”,那我的目标就是一切从实际出发,只讲实实在在、脚踏实地的C++知识,而不会讲那些“高深”的理论和“玄乎”的技巧,更不会去教你那些“屠龙之术”。

另外,因为C++的资料已经有很多了,我也不想变成标准规范的“复读机”,机械地重复那些接口定义。所以,在这个课程里,我通常只会简单提一下功能要点,不会详细解释调用方式,重点是谈使用时的注意事项和经验教训,具体怎么用你完全可以去查资料。

讲C++必然要写代码,不过课程示例里的代码都很短,也不复杂,对C++水平的要求很低,不需要你有太多的经验(1~5年都可以),保证让你一眼就能看明白。虽然代码可以说是“玩具”,但里面蕴含的知识却绝不是“玩具”,这就需要你看懂之后去细心领会了。

总之,我想尽量降低这门课的学习门槛,把C++从“神坛”上拉下来,让它平易近人一些,希望能够让你看到C++也有亲切的一面。

在这里请允许我适当引用并修改《设计模式》一书里的部分文字,来描述一下这门课的特点:

……并不要求使用独特的语言特性,也不采用那些足以使你的朋友或者老板大吃一惊的神奇的编程技巧。

……有经验的C++程序员的确能够做出良好的设计,写出优秀的代码,而新手则面对众多选择无从下手,需要花费较长时间领会良好的C++代码是怎么回事。有经验的C++程序员显然知道一些新手所不知道的东西,这又是什么呢?

……课程里不会提出任何前所未见的新算法或者新程序设计技术,既没有给出一种严格的系统设计方法,也没有提出一套新的设计理论——它只是将现有的一些经验加以文档化。

……一旦你理解了C++,并且有了一种“Aha!”(而不是“Huh?”)的应用经验和体验后,你将用一种非同寻常的方式思考C++编程。

课程设计

按照这个思路,我把我最有切身感受、最有实际意义的经验,全部浓缩在了这个课程里。学会了这些“武艺”,你一定能够用C++开发出优雅、高效的程序。

整个课程分为五个模块,注重语言和库的“开发落地”,基本不讲语法细节和内部实现原理,而是用实例促使你更多地应用“现代C++”自然、直观的思维方式

C++与C是一脉相通的,很多时候,C++不过是C的高级解法。所以,即使你的主力工作语言是C,也可以过来看看,了解一下新思路、新工具。

我先给你大概介绍一下这些模块吧。

在“概论”模块,我会从程序的生命周期编程范式这两个独特的角度来审视它,帮你看清楚C++复杂的本质,透彻理解C++程序的运行机制和面向对象编程思想。

在“语言特性”模块,我精选出了C++中的自动类型推导智能指针Lambda表达式等几个重要特性,帮你掌握惯用法,消灭代码里的隐患,用这些特性写出清晰、易读、安全的代码。

标准库是C++里占比非常大的一部分,重要性不亚于语言本身。所以在“标准库”模块,我会介绍其中最核心的四个部分:字符串、容器、算法和并发,让你用好这个最基本的库,学会泛型编程,提高程序的运行效率。

不过,标准库也不可能涵盖所有的开发领域,所以在“技能进阶”模块里,我会介绍C++标准之外的一些第三方工具,带你一起去实现序列化、网络通信和性能分析等功能,解决实际开发中遇到的常见问题。

之后是“总结”模块,我会结合C++讲讲设计模式,并给出一个完整可用的C++服务端程序例子(这里会与《透视HTTP协议》这门课有个小小的联动)。这样“理论结合实际”,把前面的所有知识点都串联起来,让你看看在项目中C++是具体怎么思考、设计、落地的。你实际动手研究一下代码,再试着改改,就能够把C++的这些特性融会贯通了。

除此之外,我还特别设计了一个“轻松话题”单元,和你聊些C++之外的东西,以避免因为课程安排得太紧凑,没有“喘息”的机会,让你学起来很累。这些话题涵盖的范围比较广,包括经典的学习资料、提高工作效率的工具等,让你在掌握核心硬技能的同时向外拓展知识面,“会工作,更要会生活”。

学前勉言

在开课之前,我还想和你分享几句编程格言。这三条格言已经陪伴了我很久,一直指导着我的编程实践。

任何人都能写出机器能看懂的代码,但只有优秀的程序员才能写出人能看懂的代码。

有两种写程序的方式:一种是把代码写得非常复杂,以至于“看不出明显的错误”;另一种是把代码写得非常简单,以至于“明显看不出错误”。

“把正确的代码改快速”,要比“把快速的代码改正确”,容易得太多。

C++庞大、复杂是无法改变的事实,所以我们要把这三条格言铭记在心,对它保持一颗“敬畏”的心,在学习语言特性的同时,千万不要滥用特性,谦虚谨慎,戒骄戒躁。

我很喜欢15年前乔布斯在斯坦福大学演讲中的一句话,觉得非常适合C++。所以,最后我想把它送给你,我们共勉,希望在接下来的这段时间里,我们一起:

Stay Hungry, Stay Foolish.

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