一个处于实验中的新编译器：CppFront

上个月，在CppCon2022上Herb Sutter介绍了他的一个处于实验中的新编译器：CppFront。

他通过该编译器来实践一种潜在的C++替换语法，简称为Cpp2，C++当前语法则称为Cpp1。Herb从2015年就着手设计该项目，如今推了出来，一时激起不小浪花，项目地址为https://github.com/hsutter/cppfront。官方描述如下：

Cppfront is a experimental compiler from a potential C++ 'syntax 2' (Cpp2) to today's 'syntax 1' (Cpp1), to learn some things, prove out some concepts, and share some ideas. This compiler is a work in progress and currently hilariously incomplete… basic functions work, classes will be next, then metaclasses and lightweight exceptions.

C++这是在自我破局，开辟第二曲线啊！标准是想再次实现C++11那种巨大的成功，使C++再次焕然一新，更加现代、简单、高效。（虽然Herb说这个项目只代表个人的实践，但是好的点子标准也不会放过，而且是实践可行的点子）其实近几年C++的发展速度真不慢，许多特性迟久未入，只是不想刚引入就遭淘汰。当你再次见到C++更新时，很可能又会是像见到了一个新语言一样，语法完全变化，近几次的标准已有这个趋势。下面我将提供一些Cpp2的例子，这些例子都是可以使用CppFront手动编译运行的，大家可以看看它的语法。Cpp2的目标可以概括为两个词：安全和简洁，语法也以此为导向。先来看一个最简单的例子：

main:()->int={ s:std::string="world"; std::cout<< "Hello"<< s << " "; }这就是使用纯Cpp2编写的代码，所有的声明都由原来的r-to-l变为了l-to-r。其实从trailing-return-type开始，C++已经慢慢变成了这种l-to-r形式的语言。可以混合使用Cpp1和Cpp2的语法，但是对于纯Cpp2语法，它可以隐式地引入C++ 23的"import std"模块，因此无需手动添加任何头文件。接着来看一个文件读写的例子：

main:()->int={ s:std::string="Lily"; myfile:=fopen("dog","w"); myfile.fprintf("Hello%s! ",s.c_str()); myfile.fclose(); }这个代码的确简单不少，而且fprintf(), fclose()是作为成员函数存在的，这意味着可以触发IDE的智能提示，提升开发效率。下面是一个类型安全的例子：

main:()->int={ v:std::variant<int,double>=42.0; a:std::any="xyzzy"asstd::string; o:std::optional<int>=(); test_generic(3.14); test_generic(v); test_generic(a); test_generic(o); std::cout<< " "; v=1; a=2; o=3; test_generic(42); test_generic(v); test_generic(a); test_generic(o); } test_generic:(x:_)={ std::cout << std::setw(30)<< typeid(x).name() << "valueis" << inspect x ->std::string{ isint=std::to_string(xasint); isstd::string=xasstd::string; is_="notanintorastring"; } << " "; }Cpp2中函数不需要前置声明，它具有顺序无关性（其实是生成代码的时候自动提供前置声明了）。其中的"_"是隐式模板的通配符，相当于T，而inspect is as等等这些都是Pattern Matching的语法。在CppFront中，typeid().name()返回的类型名称是可读的，因此最终输出如下图。对于指针，许多运算符都被禁止了，看如下例子：

main:()->int={ words:std::vector<std::string>= ("decorated","hello","world"); first:*std::string=words.front()&; last:*std::string=words.back()&; whilefirst<= last {         print_and_decorate(first*);         first++; //unsafe //first+1; //first[1]; //first~; //deletefirst; } } print_and_decorate:(thing:_)= std::cout<< ">>"<< thing << " ";当试图对指针使用这些操作时，将产生编译期错误。上述代码将报错：

error:++-pointerarithmeticisillegal-usestd::spanorgsl::spaninstead它会推荐你使用更好的替代特性，有些特性甚至内置为了原生特性，比如智能指针，它会推荐你使用unique.new, shared.new来管理指针的生命周期。为了防止越界访问，Cpp2支持边界安全。比如：

main:()->int={ cpp2::Bounds.set_handler(call_my_framework); words:std::vector<std::string>= ("decorated","hello","world"); s:std::span=words; print_and_decorate(s[3]); } print_and_decorate:(thing:_)= std::cout<< ">>"<< thing << " "; call_my_frameword:(msg:*constchar)= std::cout << "sendingerrortomyframework...[" << msg << "] ";代码中访问s[3]越界，编译时指定-s标志，便可以帮你开启边界检查，运行之时进行报错。此外，还可以通过第2行的代码设置一个handler，来捕获错误。只有一个表达式的函数，"{}"将作为可选项，省略掉要更加简洁。 此外，Cpp2也支持初始化安全，对此，指针不可赋值为nullptr/0/NULL。看一个例子：

main:()->int={ cpp2::Bounds.set_handler(call_my_framework); p:*std::string; ifstd::rand()%2{ p=words.front()&; } //else{ //p=words.back()&; //} print_and_decorate(p*); } print_and_decorate:(thing:_)= std::cout<< ">>"<< thing << " ";例子中，p是一个指针，但是赋值语句没有遍及各个分支，访问之时肯定会存在错误。因此它会直接产生编译期错误：

example.cpp2(4,5):error:localvariablepmustbeinitializedonbothbranchesorneitherbranch example.cpp2(6,5):error:"if"initializespon: branchstartingatline6 butnoton: implicitelsebranch ==>programviolatesinitializationsafetyguarantee-seepreviouserrors这个特性可以保证变量在使用前初始化。最后，还有一个有意思的特性用于函数多返回值，一个简单的例子：

f:()->(i:int,s:std::string)={ i=10; s="haha"; return; } automain()->int{ auto[a,b]=f(); std::cout<< a << ""<< b << " "; }这个代码混合了Cpp1和Cpp2。函数f()具有多个返回值，可以不用借用std::paire与std::tuple等等组件。实际上，它会自动生成一个结构体，作为函数的返回值。该例子生成的为：

structf__ret{ inti; std::strings; };这些例子都来自Herb的演讲内容，他说Cpp2会比原来的C++语法简单和安全10倍，想看的地址为：https://www.youtube.com/watch?v=ELeZAKCN4tY。Cpp2一直只是Herb个人的一个实验性产品，项目必然存在很多缺陷，但正是这些不断的探索，为C++提供了更多可能。 大家觉得目前的Cpp2设计怎样呢？有没有哪些不错的点子？

审核编辑 ：李倩