Обзор конференции Going Native'2012

Недавно завершилась конференция GoingNative’2012, организованная компанией Microsoft. Она проходила 2 и 3 февраля в Редмонде, и главной темой был C++11. Мне показалось, что это замечательное событие недостаточно полно освящено, и захотел исправить ситуацию.

«C++11 feels like a new language» Bjarne Stroustrup
«We’re all learning C++11» Herb Sutter
«We broke every single book on the planet, and we broke every single programmer on the planet» Herb Sutter

Герб Саттер во вступительном слове посвятил конференцию Деннису Ритчи, создателю языка C, и ключевому разработчику операционной системы UNIX.

Это очень важное событие для сообщества С++, где выступали и отвечали на вопросы люди, ставшие легендами в мире C++, во многом определяющие его развитие. Доклады очень интересные, и я вынес для себя много нового. Дальше идёт обзор всех докладов и сессий вопросов и ответов.

Список докладчиков:

• Bjarne Stroustrup (creator of C++)
• Herb Sutter (C++ Standards Committee Chair, software architect at Microsoft)
• Andrei Alexandrescu (C++ template and big compute master from Facebook, one of the authors of D programming language)
• Chandler Carruth (LLVM/Clang developer from Google)
• Stephan T. Lavavej (STL master from Visual C++ Libraries team)
• Hans Boehm (distributed and parallel computing expert from HP Labs)
• Andrew Sutton (C++ library design expert and ISO committee member from Texas A&M University)

Всем интересующимся современным состоянием языка я рекомендую посмотреть эти 3 выступления:

• Herb Sutter: C++11, VC++11 and Beyond (link)
• Bjarne Stroustrup: C++11 Style (link)
• Stephan T. Lavavej: STL11 – Magic && Secrets (link)

Остальные доклады тоже достойны внимания, но посвящены более узким темам (параллельное программирование, компилятор Clang, шаблоны, концепции). Украсили мероприятие две сессии вопросов и ответов. Все видео и слайды с конференции доступны для скачивания и просмотра online на channel 9.

День 1 – C++11 Today – 2 февраля 2012

Bjarne Stroustrup: C++11 Style

Бьярне говорит о сильных сторонах C++, хорошем стиле программирования, приводит много примеров. Иинтересно сравнение производительности вектора и списка: результат кажется неожиданным, и даёт пищу для размышлений.

Hans Boehm: Threads and Shared Variables in C++11

Наконец в C++ многопоточность попала в стандарт языка. Дизайн потоков во многом повторяет дизайн хорошо известной библиотеки boost.thread. Вскользь упоминается поддержка async/future для асинхронных вызовов. Есть примеры использованию мьютексов/локов.

Основная часть выступления посвещена Data Races. Дано точное определение, что это такое в программе на C++, и что следует ожидать в случае возникновения Data Race. Много говорится о появившихся atomic типах, делается сравнение с volatile из Java, C#.

Stephan T. Lavavej: STL11 – Magic && Secrets

STL рассказывает о многочисленных нововведениях в стандартной библиотеке C++:

• Указатель со счётчиком ссылок. Техника “type erasure”. Почему лучше использовать make_shared для создания shared_ptr
  

  auto sp1 = make_shared<T>( args ); // 1 allocation, 24 bytes overhead
  shared_ptr<T> sp2( new T( args ) ); // 2 allocations, 40 bytes overhead
  

  
  
• Emplacement: конструирование объекта непосредственно в контейнере
  

  v.emplace_back("Carmichael", 3 * 11 * 17); // more efficient, easier to type
  v.push_back( make_pair("Carmichael", 3 * 11 * 17) );
  

  
  
• Как новый стандарт чуть не «поломал» std::pair, или почему стоит использовать nullptr вместо NULL
  

  pair<X*, double> p1(NULL, 3.14); // это могло-бы не компилироваться, но стандарт исправили
  pair<X*, double> p2(nullptr, 3.14);
  

  
  
• Futures/async, а также зачем иногда лучше передавать тяжеловесные объекты по значению, а не по ссылке
• Range-based for появится VC11, и будет уже в VC11 Beta. Как он реализован, и почему лучше использовать в связке с auto
• auto: не только проще писать, но иногда получается более эффективный код
  

  map<string, int> m; // Что быстрее?
  for (const auto& p1 : m) { … }
  for (const pair<string, int>& p2 : m) { … }
  

  
  

Andrei Alexandrescu: Variadic Templates are Funadic

«… After all, He-Who-Must-Not-Be-Named did great things—terrible, yes, but great.»

В выступлении гуру шаблонного метапрограммирования речь идёт о Variadic Templates: новой фиче стандарта C++11, позволяющей создавать шаблонные классы/функции параметризованные переменным числом параметров. Например, теперь можно написать типобезопасный аналог функции printf/scanf из C. Скорее всего, у большинства C++ программистов никогда не возникнет потребность самим писать что-либо, пользуясь Variadic Templates, но для создателей библиотек эта возможность очень важна. Выступление будет интересно тем, кто хочет посмотреть на используемый синтаксис, и понять, как можно пользоваться Variadic Templates.

Выступление содержит 3 части:

• Рассказывается что такое Variadic Templates, зачем они нужны, описывается снтаксис, и показан пример функции, определяющей равен ли первый переданный аргумент одному из последующих
  

  isOneOf(1, 1);                 // => true
  isOneOf(1, 2, 6);              // => false
  isOneOf(1, 3.5, 4, 1, 2);      // => true
  

  
  
• Реализована простая надстройка над функцией printf из C, которая проверяет соответствие переданных типов строке формата.
  

  safe_printf( “%d %f”, 12.1, 1.1 );    // => throws invalid format exception
  safe_printf( “%d”, 1, 2, 3, 4, 5 );   // => throws too few format specifiers exception
  safe_printf( “%d %f”, 11, 12.1 );     // => ok, redirects to printf(…)
  

  
  
• Показана возможная реализация класса std::tuple (из стандарта C++11)
  

  tuple<int, string, double> t;
  get<0>(t) = 42;
  assert(get<0>(t) == 42);
  get<0>(t) = “this will not compile”;     // => compilation error
  get<1>(t) = "forty-two";
  get<2>(t) = 0.42;
  

  
  

Panel: The Importance of Being Native (Bjarne, Andrei, Herb, Hans, Stephan)

Сессия вопросов ответов:

• If C++ is answer, what is the question?
• Занимается ли кто-то целенаправленным продвижением языка C++?
• Появится ли в ближайшее время поддержка модулей в C++?
• Кто будет писать код, использующий Variadic Templates, и потом его поддерживать?
• Какие перспективы включения в стандарт средств поддерживающих task-based параллелизм (наподобии PPL), вычислений с помощью GPGPU, корутин?
• Какие перспективы появления Garbage Collection в C++?
• Появится ли бинарная совместимость в C++?
• Насколько применим C++ к программированию hard real-time систем, разработке ядра
• ...

Пара интересных цитат:

“But I think that Garbage Collection is not as critical for C++ as it is for many of the other languages. We just don’t generate that much garbage” Bjarne Stroustrup

"...the most frequent category of email I get about C++ training and information is from people saying, where can I go to find a good white paper on how to use modern C++11 for Java and C# developers…" Herb Sutter

День 2 – C++11 Today and Tomorrow – 3 февраля 2012

Herb Sutter: C++11, VC++11 and Beyond

Саттер обещает полную поддержку стандартной библиотеки C++11 в следующей версии студии VC11, а также (приятная неожиданность), в beta-версии, которая должна выйти в этом месяце, появится поддержка range-for и final/override. Планируется выпустить несколько “Out-of-band” релизов (не привязанных к релизам Visual Studio) вскоре после выхода VС11 с последовательно улучшающейся поддержкой нового стандарта: initializer lists, template aliases, variadic templates, constexpr, noexcept, =default/delete, … Есть возможность поучаствовать в опросе, какие фичи нового стандарта наиболее важны, и хотелось бы увидеть по возможности скорее: bit.ly/mscpp11.

Вторая часть посвящена новому стилю, идиомам и рекомендованным способам программирования на C++. Саттер утверждает, что все книги по C++ устарели с выходом стандарта, что каждый пример из книги может и должен быть переписан в новом стиле: We broke every single book on the planet, and we broke every single programmer on the planet. Как минимум одна книга по C++11 уже есть: bit.ly/meyers11. Ожидаемые сроки обновления других известных книг по C++:

• C++ Primer (Moo) – Aug 2012
• The C++ Programming Language (Stroustrup) – Late 2012
• Programming: Principles & Practice Using C++ (Stroustrup) – Late 2013
• Effective C++ (Meyers) – 2013-2014
• C++ Coding Standards (Sutter, Alexandrescu) – 2015

В третьей части говорится о возможных планах развития стандарта C++. По его мнению, такое кардинальное изменение стиля, и идиом как в C++11, нежелательно в ближайшее время. В конце выступления Герб эффектно описал самую слабую сторону C++, и рассказал, что планируется сделать, чтобы исправить ситуацию.

Chandler Carruth: Clang — Defending C++ from Murphy's Million Monkeys

Разработчик Clang рассказывает о том, зачем понадобилось писать ещё один компилятор C++ при живом gcc:

• Плохие сообщения об ошибках
• Низкая скорость компиляции
• Технические особенности gcc, делающие его непригодным для построения средств анализа кода
• Политические ограничения gcc, делающие его непригодным для построения средств анализа кода

Последняя версия полностью поддерживает стандарт C++98, и частично C++11. Работает на Linux, Mac. Поддержки Windows нет, так как среди разработчиков не хватает Windows-разработчиков.

Приведено много примеров проблемного кода на C++, и какие при этом сообщения об ошибках, и предупреждения выдаёт компилятор. Похоже, получился интересный статический анализатор кода, но есть и возможности анализа поведения в run-time. На базе компилятора разрабатываются очень интересные средства рефакторинга и анализа C++ кода. Например, средство для удаление ненужных include.

Andrei Alexandrescu: Static If I Had a Hammer

Речь идёт о предложении добавить в стандарт языка конструкцию static_if, которая хорошо себя зарекомендовала в языке D. Она позволило бы серъёзно упростить некоторый шаблонный код, на который сейчас нельзя смотреть без содрогания. Вот как могло бы выглядеть его использование:

// функция определена только когда It – forward iterator
template <class It>
It rotate(It b, It m, It e)
if (is_forward_iterator<It>::value) {...}

// В зависимости от параметра WithParent хранить или нет ссылку на родителя
enum class WithParent { no, yes };
template <class T, WithParent wp>
class Tree {
class Node { ... };
static if (wp == WithParent::yes) {
Node * parent_;
}
Node * left_, * right_;
T payload_;
};
Tree<string, WithParent::yes> dictionary;

Bjarne Stroustrup and Andrew Sutton: A Concept Design for C++

Концепции — многострадальная фича, которая не вошла в стандарт языка C++11, и серъёзно задержала его принятие. Страуструп рассказывает, как он понимает концепции в языке, а Саттон останавливается на технических деталях. Как я понял, есть желание всё-таки добавить концепции в язык, и предложение будет внесено в комитет по стандартизации. Предложение серъёзно переработано в сторону упрощения по сравнению с первоначальным. Вот так может выглядеть код, использующий концепции:

template<InputIterator I>
DistanceType<I> distance(I first, I last); // медленная но работает для всех итераторов
template<RandomAccessIterator I>
DistanceType<I> distance(I first, I last); // быстрая, но только для random-access итераторов
template<Sortable Iter> void sort(Iter first, Iter last); 

Panel: Ask Us Anything! (all speakers)

Сессия вопросов и ответов. Затронуто очень много тем:

• adoption to C++
• constexpr
• shared_ptr
• reflection
• plans for C++ next standard
• modules
• polymorphic lambdas
• writing portable code
• compiler vendors
• template exports
• concepts
• concurrency
• build time
• C++ syntax
• refactoring tools

Из обсуждения constexpr:

Chandler Carruth: … But we are not done yet. It that hard. It is harder then variadic templates, I believe it is actually harder then lambdas. It is one of the most challenging to implement correctly features in entire C++11
Bjarne Stroustrup: It is interesting to note, that it is one of these features, that was made more complicated over the dead bodies of its proposers and initial implementors during the standardization

Огромное спасибо организаторам и участникам конференции!!!