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本节主要介绍C++的标准与实践。
当我们探讨C++的设计哲学时，理解语言的核心特性（core language features）与标准库特性（library features）之间的关系就变得尤为重要。这两者之间的关系非常紧密，它们都是ISO C++标准定义的实体。以下几个关键点说明了它们之间的重要联系：
·无缝集成：C++的设计目标之一是提供无缝的语言特性与库的集成。语言的核心特性在设计时就考虑到了与标准库的互操作性，确保开发者可以平滑地在核心语言特性和库功能之间切换。
·性能与效率：C++强调性能和效率，这不仅体现在语言的核心特性上，也体现在其标准库的设计与实现中。例如，模板是C++的一个核心语言特性，它直接支持了标准模板库的高效数据结构和算法。
·抽象与灵活性：C++的设计哲学鼓励高级抽象，同时保留对底层操作的访问。这种设计理念体现在语言的核心特性和标准库之间，使得开发者能够根据需要选择使用抽象级别。
·向后兼容性：C++的设计非常重视向后兼容性。新的语言特性和库更新旨在与旧代码基兼容，这反映了C++设计哲学中对现有代码基和开发者社区的尊重。
·标准化进程：C++标准化进程促进了语言核心特性和标准库特性的协同发展。通过这一过程，C++不断引入新特性和库，同时确保它们与语言的设计哲学保持一致。
核心语言特性构成了C++的基础架构，包括但不限于变量声明、数据类型、函数定义、控制结构（例如循环和条件判断）、模板以及元编程等。这些基础元素为编写高效且具有表达力的代码提供了可能。随着C++标准的发展（如C++11、C++14、C++17、C++20、C++23等），引入的新特性（比如自动类型推导、基于范围的for循环、Lambda表达式等），旨在通过提升抽象级别和增强代码表达力，来简化编程模型和提高开发效率。
与核心语言特性紧密相连的是标准模板库，它提供了一系列的容器、算法、迭代器、函数对象和智能指针等。
这些工具和组件极大地扩展了C++的应用领域，使得开发者可以更加专注于业务逻辑的实现，而不是底层的数据结构和算法的具体实现。标准库的不断发展引入了如并发编程支持、正则表达式、文件系统操作等现代编程所需的高级特性。
C++语言的兼容性通常涉及两个层面：源代码的兼容性和二进制的兼容性。
·源代码的兼容性：C++的新版本通常会努力保持向后兼容，这意味着大多数旧版本的代码应该能够在新的编译器版本中编译和运行。然而，这并不绝对，因为有时为了语言的改进和安全性，某些旧特性可能被弃用或者更改。
·二进制的兼容性：指编译生成的可执行文件或库文件在不同版本的环境下的兼容性。通常，用低版本的C++编译器生成的可执行文件或库，在高版本的运行时环境中能够运行（向前兼容）。然而，用高版本C++编译器生成的可执行文件可能会使用一些低版本运行时不支持的特性，这些文件在低版本的环境中通常无法运行（不向后兼容）。
因此，如果使用一个较新的C++编译器或库来编译程序，生成的可执行文件可能包含低版本编译器或运行环境不支持的特性。相反，使用较旧版本的C++编译器编译的程序，由于不会使用新版本特有的功能，通常能在更新的编译器或运行时环境中运行。
在实际使用中，保持编译器、标准库和其他依赖的更新是重要的，以确保兼容性和利用最新的语言改进。同时，当跨版本部署应用时，了解目标系统的具体C++环境也是非常关键的。
在探索C++的深邃世界时，我们不仅见证了它作为一门编程语言的发展，还观察到了它作为一种设计哲学的演进。这种哲学不断推动C++向前发展，从最初的C++11到即将到来的C++26，每一次更新都是对效率、灵活性和表达力的进一步追求。C++标准库的扩展——覆盖了从基础数据结构和算法到复杂的系统交互和并发编程等广泛的功能模块——展现了这一设计哲学的实践。这种演进不仅展示了对编程艺术和科学的深刻理解，还反映了对开发者需求的持续响应。
在这个不断进化的语言生态中，了解各种C++特性在不同编译器版本中的支持情况至关重要。这不仅是为了充分利用C++的强大功能，更是为了确保我们能够编写出既高效又可维护的代码。幸运的是，像cppreference.com这样的资源为我们提供了宝贵的知识库，其中详细列出了从C++11到C++26各个标准的库特性支持情况，并覆盖了主流编译器如GCC（GNU Compiler Collection）、MSVC（Microsoft Visual C++）、Clang等。这样的资源不仅是技术的宝库，更是连接过去、现在和未来C++设计哲学的桥梁。
主流编译器对C++标准的支持情况如表1-2所示。
表1-2 主流编译器对C++标准的支持情况
建议所有C++开发者，无论是刚开始接触这门语言的新手，还是深耕多年的资深专家，都将浏览这类资源作为一种常规的学习途径。这不仅能帮助我们保持对最新C++特性的了解，更重要的是，它能激发我们探索C++设计哲学深层次美学和逻辑的热情。通过不断学习和实践，我们不仅能够掌握C++提供的强大功能，更能在编程的旅程中体验到发现和创造的乐趣。
在Windows操作系统中，C++开发者有多种编译器可以选择，每种编译器都有其独特的特点、优势和限制。Windows平台上常见的C++编译器包括：
·GCC：作为一个开源编译器套件，GCC支持多种编程语言，包括C++。它广泛用于Linux平台，但也可以通过MinGW（Minimalist GNU for Windows）或Cygwin在Windows上使用，提供了跨平台编程的便利。
·Clang：由LLVM项目支持的Clang编译器以其出色的编译速度和错误消息清晰度而备受欢迎。它在Windows上既可以独立使用，也可以与Visual Studio集成，支持最新的C++标准。
·MSVC：是Microsoft Visual Studio的一部分，由Windows开发的官方编译器，提供广泛的C++标准支持和强大的集成开发环境（integrated development environment，IDE）。MSVC经常是第一个支持Microsoft平台特定特性的编译器。
·Intel C++Compiler：现为Intel oneAPI Toolkits的一部分，Intel C++Compiler专注于优化代码，以利用Intel处理器的高性能计算能力。它可以在Windows上使用，与Visual Studio紧密集成。
·Embarcadero C++Builder：提供快速应用开发（rapid application development，RAD）环境的编译器和IDE，特别适合于快速开发Windows桌面、移动和数据库应用程序。它自带的可视组件库（visual component library，VCL）和FireMonkey框架支持跨平台开发。
对于其他的编译器，如Apple Clang（专用于macOS）、IBM XL C++（针对AIX和Linux on IBM Z）、Sun/Oracle C++（专注于Solaris平台）、Cray（针对超级计算机系统）、Nvidia HPC C++（专用于高性能计算）和Nvidia nvcc（CUDA编译器），它们在Windows平台上的使用受到限制或不适用。特别是Apple Clang和Nvidia nvcc有着明确的平台或用途限制，而IBM、Sun/Oracle、Cray和Nvidia的某些编译器则更多地用于特定的硬件或系统。
以下是Visual Studio 2015到Visual Studio 2022 及其对应的MSVC编译器版本号的总结。请注意，MSVC的版本号和Visual Studio的发布年份使用不同的命名方案，这可能导致一些混淆。此外，MSVC的版本号通常指的是编译器的内部版本号，它与Visual Studio的市场版本号不同。
MSVC版本号：19.00。
这是MSVC 2015版本的开始，也称为MSVC 14.0。这是因为MSVC的版本号跳过了13.0，以避免与Visual Studio的某些旧版本之间的潜在混淆。
MSVC版本号：开始于19.10。
Visual Studio 2017的MSVC编译器在19.x系列中继续发展，从MSVC 19.10开始，后续更新会增加次要版本号。
MSVC版本号：开始于19.20。
对应于Visual Studio 2019的MSVC编译器的版本号的进一步递增。从MSVC 19.20开始，随着新功能和修复的引入，会增加次版本号。
MSVC版本号：开始于19.30。
Visual Studio 2022标志着MSVC编译器系列中的又一次重要更新。从MSVC 19.30开始，支持最新的C++标准和改进。
这些版本的MSVC编译器都包含了对应版本的Visual Studio所支持的C++标准的更新和改进。随着每个新版本的发布，都会引入对最新C++标准的支持。
编译器的选择取决于项目的具体需求、目标平台和性能要求。Windows开发者通常会考虑编译器对最新C++标准的支持程度、集成开发环境的功能以及对目标硬件的优化能力。
Linux环境为C++开发提供了极佳的支持，特别是通过广泛使用的GCC。GCC自带了C编译器，并配有C++编译器前端G++。尽管不是所有Linux发行版都预装了G++，但在Linux中安装G++编译器也非常简单。大多数情况下，开发者只需通过发行版的包管理系统执行简单的安装命令即可获得G++。
Linux发行版提供的GCC和G++版本通常与其发布周期密切相关，这意味着不同版本的Linux可能支持不同版本的C++标准。因此，开发者在选择发行版时，需要考虑GCC和G++的版本，以确保其支持项目所需的C++标准。
·GCC：作为Linux开发的基石，GCC在Linux社区中占据着核心地位。开发者可以通过发行版的包管理器（如apt-get、yum或pacman）轻松地安装或更新G++，以适应它们对C++标准的不同需求。GCC的广泛支持和高度优化使其成为Linux平台上开发高性能应用的可靠选择。
·Clang：Clang编译器因其现代的架构、优秀的编译速度和清晰的错误信息而受到许多Linux开发者的青睐。它与GCC高度兼容，提供了对最新C++标准的良好支持。通过包管理系统，开发者也可以轻松地在大多数Linux发行版上安装Clang。
·Intel C++Compiler：现为Intel oneAPI Toolkits的一部分。Intel C++Compiler专门为Intel处理器提供优化，旨在提升应用程序的执行效率和性能。尽管它主要面向企业和专业开发者，但Intel也提供了适用于学术研究和非商业用途的免费版本。
其他专业编译器，如IBM XL C++和Nvidia HPC C++，为特定硬件平台或性能敏感的应用提供了优化。这些编译器可能不像GCC和Clang那样广泛适用于所有Linux环境，但它们在其目标领域内提供了无与伦比的性能优势。
Ubuntu作为广泛使用的Linux发行版之一，每个版本的GCC编译器都可能有所不同，这影响着对C++标准的支持程度。以下是近几个Ubuntu版本及其默认软件源对应的GCC版本的概览：
·Ubuntu 24.04 LTS：2024年发布，GCC 13，完全支持C++20，同时支持部分的C++23标准特性。
·Ubuntu 22.04 LTS (Jammy Jellyfish)：GCC 11，增加了对C++20的更完整的支持，并改进了对早期标准的兼容性。
·Ubuntu 20.04 LTS (Focal Fossa)：GCC 9，这是首个默认支持C++20部分特性的GCC版本，同时也提高了对C++17标准的支持完整性。
·Ubuntu 18.04 LTS (Bionic Beaver)：GCC 7，引入了对C++17标准的初步支持，同时保持对C++14和更早标准的支持。
·Ubuntu 16.04 LTS (Xenial Xerus)：GCC 5，这是首个引入对C++14标准完整支持的GCC版本，同时也支持部分C++17的草案特性。
在选择Linux下的C++编译器时，开发者必须考虑各个编译器的兼容性、性能优化能力及对C++标准的支持。GCC作为大多数Linux系统的默认编译器，提供了一个稳定且成熟的开发基础。同时，Clang和其他商业编译器为追求最新语言特性和特定优化的项目，提供了额外的选项。通过包管理系统的支持，Linux开发者可以灵活选择和切换不同的编译器，以最佳地适应他们的开发需求。
macOS为C++开发者提供了一套独特的工具和环境，其中集成了现代化的编译器和开发工具，以支持高效的软件开发流程。macOS平台上常用的C++编译器如下：
·Apple Clang：Apple Clang编译器是macOS上的标准C++编译器，它是基于Clang的开源项目，并由Apple进行了定制和优化，以更好地支持macOS和iOS的开发环境。Apple Clang紧密集成于Xcode IDE中，提供了对最新C++标准的支持，并针对Apple的硬件进行了优化，以提高应用程序的性能和效率。
·GCC：尽管Apple Clang是macOS上的首选编译器，但GCC仍然可以通过Homebrew或其他包管理系统安装和使用。GCC在macOS上为开发者提供了另一种选择，特别是对于那些习惯于Linux环境或寻求GCC特定特性的用户。
·Clang：macOS上的Apple Clang基本上与开源的Clang编译器保持一致，但是开发者也可以直接使用最新版本的开源Clang编译器，以获得最前沿的语言特性支持和性能优化。开源Clang可通过Homebrew安装，为需要跨平台一致性或特定Clang功能的项目提供了便利。
·Intel C++Compiler：虽然主要针对Linux和Windows平台，但Intel的C++编译器也可以在macOS上使用，尤其是在需要对Intel处理器进行深度优化的场景中。作为Intel oneAPI Toolkits的一部分，它为macOS上的高性能计算应用提供了另一种选择。
macOS平台上的编译器选择体现了平衡多样性和专业化优化之间的关系。Apple Clang提供了对Apple生态系统深度集成的优势，而GCC和开源Clang则为开发者提供了更广泛的兼容性和灵活性，Intel C++Compiler则在特定用例下提供了性能上的优势。
在选择适合的macOS编译器时，Xcode和Apple Clang的紧密集成为开发Apple平台的应用提供了便利，而GCC和开源Clang的可用性则为需要跨平台兼容性的项目增加了选择。
在C++开发中，选择一个合适的集成开发环境或编辑器是至关重要的，它不仅可以提高编码效率，还能提供代码管理、调试和测试等一系列开发支持功能。对于需要在多个操作系统平台上工作的项目来说，选择一个支持跨平台的IDE或编辑器尤为重要。流行的跨平台C++IDE和编辑器如下：
·Visual Studio Code（VS Code）：微软出品，必属精品——VS Code就是这样一个闪耀的明星。它虽然是轻量级的，但它的能力却不容小觑，堪比重量级选手。VS Code跨越操作系统的界限，无论是在Windows、Linux还是macOS上，都能发挥其强大的源代码编辑功能。只需轻松安装C/C++扩展，它就能变身为C++开发者的“超级英雄”，提供智能代码补全、敏锐的代码导航以及强大的编译和调试支持。更令人兴奋的是，VS Code的社区就像是一个充满活力的大家庭，提供了海量的插件来满足各种编程语言和需求。简而言之，VS Code不仅是一个编辑器，更是每位开发者的得力助手，让编码变得更加高效和愉快。
·Qt Creator：当谈到为Qt注入魔法时，Qt Creator无疑是那位神秘而强大的巫师。它不仅是一个跨平台C++IDE，更是Qt应用开发的“圣杯”，无论你身处Windows、Linux还是macOS的世界。Qt Creator带来了一个集成的GUI布局和表单设计器，让界面美化变得像搭积木一样简单。它的工具箱里还装着管理数据库和处理版本控制的“神器”，以及对Qt框架的深度支持，使得从构思到实现，每一步都行云流水。简言之，Qt Creator不只是工具，更是创造力的加速器，让每个想法都能够闪耀成真。
·CLion：JetBrains的CLion犹如一位智慧的大师，它横跨Windows、macOS和Linux三大平台，为C++开发者提供了一座功能丰富的宝库。它不仅是一个IDE，而是一个全方位的开发伙伴，携带着智能代码编辑和精准导航的灯塔，照亮代码的海洋。CLion深谙代码之道，提供细致入微的代码分析，能够洞察潜在的问题与机遇。它的集成调试器和测试工具宛若开发者的左右手，使得寻错和验证变得轻而易举。更不用说，它对CMake的原生支持，简化了项目构建的复杂度，让开发者能够更专注于创造而非琐事。
·Eclipse CDT（C/C++Development Tooling）：在开源世界中，Eclipse CDT犹如一位老练的舵手，引领C++开发者穿越编码的大海。它的跨平台特性让Windows、Linux和macOS的开发者都能找到归属。Eclipse CDT的魅力不仅在于它的全能——从项目管理到源代码编辑，再到编译和调试的一站式服务——更在于它的灵活性。像一块干净的画布，它允许通过各种插件进行个性化扩展，满足各色开发者的独特需求。它是那种越用越能发现新大陆的IDE，每一个功能都像是为解决编程路上的挑战而精心设计的。Eclipse CDT不只是开源的骄傲，也是每个C++开发者工具箱中的珍宝。
·Code::Blocks：在编程的世界里，Code::Blocks就是那位随和又可靠的好友，它以开源的姿态欢迎每一位Windows、Linux和macOS上的C++开发者。它的设计哲学是简洁而不简单，力求为开发者提供一个轻松上手且功能全面的编程环境。从代码编辑到编译，再到调试，Code::Blocks都像是为你量身打造的工具，它的灵活性更是体现在对GCC、Clang、Visual C++等多种编译器的支持上。无论你是新手探索编程之路，还是资深开发者追求效率和效果，Code::Blocks都能成为你值得信赖的伙伴，助你一臂之力，让编程之旅充满乐趣和成就感。
这些跨平台IDE和编辑器各有特色，为开发者提供了广泛的选择。无论是对IDE的集成度有高要求的开发者，还是偏好轻量级编辑器的用户，都可以在这些工具中找到适合自己的选项。选择合适的工具可以极大地提高开发效率和项目质量。
对于C++开发者来说，除了跨平台的IDE和编辑器，还有一些平台独有的IDE，这些工具为特定操作系统或开发环境提供了深度集成和优化，能够提升在特定平台上的开发效率和体验。
以下是一些主要操作系统上的平台独有IDE：
·Visual Studio（Windows）：在开发者的圈子里，Visual Studio常被戏称为“宇宙第一IDE”，这不仅仅是因为它的名字响亮，而是它那几乎无所不能的功能集合所赋予的神话色彩。由Microsoft亲手雕琢，这款IDE为Windows平台的软件开发提供了一站式解决方案。装备了MSVC编译器，它的代码编辑器不只是智能，几乎能预测你的下一步打算，而且它的调试工具和性能分析器如同拥有超能力一般，能洞察代码的每一个角落。再加上对Windows API和Microsoft技术生态的深度整合，Visual Studio让开发Windows应用和游戏变得既轻松又富有乐趣。功能强大到让人不禁感叹，这难道不是开发者梦寐以求的神器吗。
·Xcode（macOS）：Xcode是Apple为macOS和iOS开发提供的官方IDE。虽然它主要面向Swift和Objective-C语言，但同样提供了对C++的支持。Xcode集成了Apple Clang编译器，提供了代码编辑、调试、性能分析工具以及对macOS和iOS开发的各种框架和API的访问。Xcode的界面设计和用户体验与macOS平台紧密集成，为开发Apple平台的应用程序提供了便利。
·Android Studio（Android）：虽然Android Studio主要是为Android应用开发设计的，但它基于IntelliJ IDEA，并提供了对C++的支持，特别是在使用原生开发工具包（native development kit，NDK）开发Android应用时。Android Studio提供了代码编辑、调试和性能分析等功能，以及对Android平台特有的库和API的集成支持。
这些平台独有的IDE提供了针对特定操作系统或生态系统优化的工具和服务，它们利用平台特有的特性和技术，为开发者提供了无缝的开发体验。选择这些IDE进行开发，不仅可以提高生产效率，还能更好地利用操作系统的特性和优势，开发出更加高效、稳定的应用程序。