学习C++实践者的方法

学习C++：实践者的方法（Beta1）By刘未鹏(pongba)C++的罗浮宫()前言我的blog以前很长一段时间关注的都是C++中的技术&细节，乃至于读者和应者都寥寥。然而5月份的时候写的一篇“你应当如何学习C++”，阅读量却达到了3万多，在blog上所有文章中却是最高的（且远远超过了第二位）；评论数目也有一百多。为什么独独这篇能够激起这么多的回应，想必是国内的C++社群被C++压抑太久，或者，严格来说，是被C++的教育方式压抑太久。实际上，不管是在各大国内论坛上，还是在comp.lang.c++.moderated这样的国际C++论坛上，乃至于在douban上的小组内，有心者都会发现，对C++语言的细节的关注一直都没有停止过，同样，对C++语言的细节的抱怨也从来都没有停止过。一个例子就是comp.lang.c++.moderated上的一个技术牛人JamesKanze说的，他说接触C++十年了，到现在还需要不时去翻C++标准。这就难怪EricRaymond老大在《TheArtofUnixProgramming》中说“C++是反紧凑”的了。C++中的细节太多，就算都看过了，也不可能都记住。更关键的是，就算都记住了，也不能让你成为一个真正的好程序员。绝大多数人都把细节太多（或者用贬义词来说就是“阴暗角落太多”）归结为C++的本质问题，认为一切邪恶由此而生。也正因此，大约9月份的时候，Linus在邮件列表上说“C++是一门有思想包袱的语言；仅仅是为了让程序员远离C++，我也要用C”。这句短短的话在国内引起了很大的反应，最初是刘江转了Linus的话，然后云风和孟岩都发表了自己的看法；我也写了一篇“WhyC++”（后来发给Bjarne，Bjarne对这篇文章做了一个友情评注）。然而，这一通浑水搅过之后，我相信引起的变化未必很大。大多数原先的反对者能从中找出反对的理由，于是更加反对；大多数原先的赞同者也能从中找到赞同的理由，于是更加赞同；而剩下来的原先没有明确意见的，看双方各有各的道理，可能还是没有头绪。摆脱自我服务偏见——理性思考的前提《决策与判断》上提到过一个有趣的真实故事：1980年的某一天，美国空战司令部的计算机突然发出警报——苏联的一枚核弹正在向美国本土飞来。司令部立即调兵遣将，迅速为一场核战做好了准备，然而3分钟之后，工程人员发现是计算机的一个小零部件故障造成的。然而，这场虚惊之后，大众的反应才是真正有意思的：原先支持核武装的，认为现在感觉更加安全了（因为“事实证明这类的故障是完全可克服的”）；而原先反对核武装的则认为更不安全了（因为“这类错误信号可能导致苏联过度反应，引发真正的核战”）。类似的情况也发生在三里岛核泄露事件之后，同样的，反对者认为（“这表明管理部门没有办法安全管理核能”），支持者认为（“这正表明这样的危险没有想像得那么严重，是可克服的”）。社会心理学把诸如此类的现象总结为“自我服务偏见”。不幸的是，“真理越辩越明”其实只适用于理性思考者。为什么啰嗦这么一大通呢？就是因为，一直以来泛滥于程序员社群的“语言之争”，背后真正的原因其实并不在于语言实质上的优劣，而在于观察者的眼睛。在观察者的眼睛里面，语言并非一门工具，而是自己花了N多时间（其中尤数C++为最）来“修炼”的技能，对于这样的技能，被否定无疑等同于自己被否定。所以，从心理学上讲，语言并不是工具（尽管一直有这么一种呼吁），而是信仰。这样的信仰在越是花得时间久的语言上越是激烈。有趣的是，几乎所有的“热闹”的社群都有这样的现象，Java、Python、Ruby…莫不如是；因为就算语言本身不复杂，程序员仍然还是要投入大量的精力去学习各种各样的框架类库（想想Java的那些框架？）。因此这些语言社区的信仰未必不比C++社群的强烈。然而，一旦弄清我们为什么会把语言当成信仰，就非常有助于摆脱在看待语言时的“自我服务偏见”，从客观的角度去看待问题。——“当你看到的是支持某个意见的证据时，试着去想一想有哪些证据是不支持它的”。那么为什么要摆脱自我服务偏见？说小了，是为了成为一个更优秀的程序员（谁也不希望因为偏见而去使用一门低效的语言乃至不妥当的语言）。说大了是节省生命（因为偏见可能导致越陷越深，浪费时间）。所以，如果你能够理性的思考我们将要讨论的问题，避免自我服务偏见（就当你从来没有花时间在C++上一样）。那么我们便可以开始讨论真正的问题了。前言2现在，几乎每个学习C++的都知道C++的核心问题是其复杂性；甚至本身不在C++社群的，也知道这是事实。群众的眼睛是雪亮的，何况这还是个太显而易见的事实。但看了无数篇阐述C++复杂性的文章，和争论C++复杂性的吐沫星子（包括我前段时间写的两篇关于C++的总结）。我始终都有一个感觉——没分析透，就跟盲人摸象一样。正如“WhyC++”的一位读者批评的，我在文章里面没有写明到底哪些是C++的“非本质复杂性”。当然，我自己凭感觉就能知道，而接触C++一段时间的人大致也能知道，但新手乃至非新手则对我所谓的“非本质复杂性”根本没有一个具体的认识，这就使得那篇“WhyC++”脱离了原本的意图——面向所有C++使用者和学习者。同样的原因，在写了“你应当如何学习C++”一文之后，当孟岩先生邀请我给《程序员》写一个系列的文章，介绍一下我在接触C++的过程中的态度和认识转变时，我虽然非常高兴的答应了，但直到现在3个月过去了还是颗粒无收。为什么？因为我觉得真正本质的问题没有被清晰的触摸到；所以直到现在我都没有动笔，免得废话说了一大堆，除了能被当成小说读读之外，对真正考虑是否要学习乃至使用C++的人未必有什么实际用处。然而，这么个念头一直都放在潜意识里面。前一阵子和Bjarne通信，谈到了关于C++复杂性的一些想法，在邮件里面总结了一下C++的复杂性来源，感觉思路清晰了许多。而这篇文章要达到的目的，正是传达对C++的复杂性的一个具体而明确的认识，有了这个认识作为支持，我们便可以推导出学习C++的最佳（实践者）的方法。为什么要学习（并使用）C++显然，如果找不出要学习C++的理由，那么谈什么“正确的学习方法”等于是废话。首先重复一句Bjarne的话：“我们的系统已经是极度复杂的了，为了避开C++的复杂性而干脆不用C++（Linus的做法），无异于因噎废食。”在所有可用C和C++的领域，C++都是比C更好的语言。当我说“更好的”时候，我说的是C++拥有比C更安全的类型检查、更好的抽象机制、更优秀的库。当然，凡事都有例外，如果你做的项目1）不大。2）编码中用不到什么抽象机制，甚至ADT（抽象数据类型，例如std::complex这种不含多态和继承的）也用不到，RAII也用不到，异常也用不到。3）你连基础库（如，简化资源管理的智能指针、智能容器）都用不着。那么也许你用C的确没问题；所以如果你的情况如此，不用和我争论，因为我无法反驳你。我们这里说的领域大致是Bjarne在“C++应用列表”里面列出来的那些地方。底线是：如果把C++中的诸多不必要的复杂性去掉，留下那些本质的，重要的语言特性，简化语言模型，消除历史包袱。即便是C++的反对者也许也很难找到理由说“我还是不用C++”。在我看来，一个真正从实践意义上理性反对使用C++的人只有一个理由：C++的复杂性带来的混乱抵消乃至超过了C++的抽象机制和库（在他的特定项目中）带来的好处。值得注意的是，这里需要避免一个陷阱，就是一旦人们认定了“C++不好”，那么这个理由就会“长出自己的脚来”，即，就算我们拿掉C++的复杂性，他们可能也会坚持还是不用C++，并为之找一堆理由。我假定你不是这样的人。不过，也许最可能的是他会说：“问题是我们今天用的C++并非如此（简洁），你的假设不成立。”是的，我的假设不成立。但虽然我们无法消除复杂性，我们实际上是可以容易地避开复杂性，避短扬长的。这也是本文的要点，容我后面再详述。当然，到现在你可能还是会说。我还是不用C++，因为我可以用D；或者如果你本来做的项目就不需要C++，你则可能会说，我用Python。首先，如果你的项目能用Java/Python乃至Ruby做，那么用C++是自讨苦吃。因为能用那些语言代表你的项目在效率上本身要求就不高，那么用一门效率上讨不到太大好处，复杂性上却绰绰有余的语言，有什么价值呢？其次，如果你的项目效率是很重要的，你可能会说可以用D。然而现实是D在工业界尤其是国内被运用得非常少，几乎没有。而C++却有大量的既有代码，已经使用C++去做他们的产品的公司，在很长一段时间之内几乎是不可能用别的语言重写代码的，正如Joel所说，决定重写一个非平凡的代码基==自杀。所以，我们至少要注意以下两个明显的事实：事实1：C++在工业界仍有稳定的核心市场。这个事实大概不需要多加阐述，很多大公司的核心技术还是要靠C++来支撑的（见Bjarne主页上的C++应用列表）。所谓事实，就是未必是大家最愿意承认的情况，但又不得不承认。C++积累了庞大的代码基，这个代码基不是一朝一夕能够推翻的。D从语言角度来说的确优于C++，但最关键的就是还没有深入工业界（也许根本原因是没有钱支持，但这不是我们讨论的重点）。而C呢，根据Bjarne本人的说法，他的观察是主流工业界的趋势一直是“从C到C++”的，而不是反过来，至少在欧美是如此。在国内我们则可以通过CSDN上的招聘情况得到一个大致类似的信息。事实2：C++程序员往往能享受到有竞争力的薪酬。是的，这不是一篇不食人间烟火的技术文章。这个事实基于的逻辑很简单：物以稀为贵。AndreiAlexandrescu这次来中国SD2.0大会的时候，在接受采访时也说过：“最赚钱的软件（如MSOffice）是C++写的”。孟岩也在blog上提到这么个事实，我想他作为CSDN的技术总编，业界观察肯定比我清晰深刻。所以我这里就不多废话了。当然，以上逻辑并不就意味着在怂恿你去学C++，一切还要看你的兴趣。所以如果你志不在C++身处的那些应用领域，那这篇文章并非为你而写。“C++的复杂性是根本原因”——一个有漏洞的推理一旦我们认识了C++在一些领域是有需求的（值得学习和掌握的）这个问题之后，就可以接下来讨论“怎样正确学习和掌握C++”这个核心问题了。其实，对于这个问题，Bjarne已经宣传了十年。早在99年的时候Bjarne就写了“LearningC++asANewLanguage”，并在好几篇技术访谈（这里，这里，这里，还有这里）里面提到如何正确对待和使用C++中支持的多种抽象机制的问题。AndrewKoenig也写了一本现代C++教程《AcceleratedC++》（这本书后面还会提到）。然而这么多年来，C++社群的状况改善了吗？就我所知，就算有改善，也是很小的。学习者还是盲目钻语言细节，只见树木不见森林；网上还是弥漫着各种各样的“技术”文章和不靠谱的“学习C++的XX个建议”；一些业界的有身份的专家还是在一本接一本的出语言孔乙己的书（写一些普通程序员八辈子用不着的技巧和碰不着的角落）；而业界真正使用C++的公司在面试的时候还总是问一些边边角角的细节问题，而不是考察编程的基本素养（不，掌握所有的语言细节也不能让你成为一个合格的程序员）。这个面试理念是错误的，估计其背后的推理应该是“如果这个家伙不知道这个细节，那么估计他对语言也熟悉不到哪儿去；而如果他知道，那么虽然他可能并不是好的程序员，但我们还是能够就后一个问题进一步测试的”，这个理念的问题在于，对语言熟悉到一定程度（什么程度后面会具体建议）就已经可以很好的编程了（剩下的只需查查文档）；而很多公司在测试“对语言熟悉程度”的时候走得明显太远了（比如，问临时对象生命期和析构顺序当然是无可厚非的，但问如何避免一个类被拷贝或者如何避免其构建在堆上？）；当然，有些语言知识是必须要提前掌握的，具体有哪些后面会提到，面试的时候并非不能问语言细节，关键是“问哪些”。所以说：事实3：C++的整个生态圈这么些年来在学习C++的哲学上，实在没有多少改善。为什么？是因为Bjar