C++

简介概述

C++ 是一种中级语言，它是由 Bjarne Stroustrup 于 1979 年在贝尔实验室开始设计开发的。它是一种静态数据类型检查的、支持多重编程范式的通用程序设计语言，支持过程化程序设计、数据抽象、面向对象程序设计、泛型程序设计等多种程序设计风格。

C++ 进一步扩充和完善了 C 语言，是一种面向对象的程序设计语言。C++ 可运行于多种平台上，如 Windows、MAC 操作系统以及 UNIX 的各种版本。

相关特点

优点

• C++设计成静态类型、和C同样高效且可移植的多用途程序设计语言。

• C++设计成直接的和广泛的支持多种程序设计风格（程序化程序设计、资料抽象化、面向对象程序设计、泛型程序设计）。

• C++设计成给程序设计者更多的选择，即使可能导致程序设计者选择错误。

• C++设计成尽可能与C兼容，借此提供一个从C到C++的平滑过渡。

• C++避免平台限定或没有普遍用途的特性。

• C++不使用会带来额外开销的特性。

• C++设计成无需复杂的程序设计环境。

出于保证语言的简洁和运行高效等方面的考虑，C++的很多特性都是以库（如STL）或其他的形式提供的，而没有直接添加到语言本身里。关于此类话题，Bjarne Stroustrup的《C++语言的设计和演化》（1994）里做了详尽的陈述。

C++在一定程度上可以和C语言很好的结合，甚至大多数C语言程序是在C++的集成开发环境中完成的。C++相对众多的面向对象的语言，具有相当高的性能。

C++引入了面向对象的概念，使得开发人机交互类型的应用程序更为简单、快捷。很多优秀的程序框架包括MFC、QT、wxWidgets就是使用的C++。

代码性能

人们一般认为，使用Java或C#的开发成本比C++低。但是，如果充分分析C++和这些语言的差别，会发现这句话的成立是有条件的。这个条件就是：软件规模和复杂度都比较小。如果不超过3万行有效代码（不包括生成器产生的代码），这句话基本上还能成立。否则，随着代码量和复杂度的增加，C++的优势将会越来越明显。造成这种差别的就是C++的软件工程性。

缺点

C++由于语言本身过度复杂，这甚至使人类难于理解其语义。更为糟糕的是C++的编译系统受到C++的复杂性的影响，非常难于编写，即使能够使用的编译器也存在了大量的问题，这些问题大多难于被发现。

由于本身的复杂性，复杂的C++程序的正确性相当难于保证。也有人提出不支持多线程的原语等缺陷。不过有如此多的知名人士提出了如此多的缺陷，正说明C++被广泛使用和成功。

c++语言由于过度的复杂性，以及与Unix的文化相抵触，在Unix/Linux领域受到很多著名人士（比如Linux之父Linus Torvalds与著名黑客Eric S. Raymond）的强烈批评与抵制。

与C语言的关系

C语言是C++的基础，C++和C语言在很多方面是兼容的。

C语言是一个结构化语言，它的重点在于算法与数据结构。C程序的设计首要考虑的是如何通过一个过程，对输入（或环境条件）进行运算处理得到输出（或实现过程（事物）控制）。C++，首要考虑的是如何构造一个对象模型，让这个模型能够契合与之对应的问题域，这样就可以通过获取对象的状态信息得到输出或实现过程（事物）控制。所以C语言和C++的最大区别在于它们解决问题的思想方法不一样。

C++对C的“增强”，表现在六个方面：

(1) 类型检查更为严格。

(2) 增加了面向对象的机制。

(3) 增加了泛型编程的机制（Template）。

(4) 增加了异常处理。

(5) 增加了运算符重载。

(6) 增加了标准模板库（STL）。

与C不兼容之处

　　
C++一般被认为是C的超集合（Superset），但这并不严谨。大部分的C代码可以很轻易的在C++中正确编译，但仍有少数差异，导致某些有效的C代码在C++中失效，或者在C++中有不同的行为。

最常见的差异之一是，C允许从void*隐式转换到其它的指针类型，但C++不允许。

另一个常见的可移植问题是，C++定义了新关键字，例如如new，class，它们在C程序中可以作为识别字（例：变量名）的。

在C标准（C99）中去除了一些不兼容之处，也支持了一些C++的特性，如//注解，以及在代码中混合声明。不过C99也纳入几个和C++冲突的新特性（如：可变长度数组、原生复数类型和复合逐字常数）。

若要混用C和C++的代码，则所有在C++中调用的C代码，必须放在 extern "C" { /* C代码 */ }内。

编程开发

集成开发环境（IDE）

1.Microsoft Visual Studio（Visual C++）

2.Borland C++ Builder

3.Eclipse(Myln + CDT + MinGW32 + GCC)

4.Dev-C++(MinGW32 + GCC)

5.Code::Blocks（可配合多款编译器使用）

6.CodeLite

7.C-Free

8.Qt Creator（可配合多款编译器使用）

9.KDevelop

实际上，当前流行的编译器只有五种：Intel C++ 编译器、微软的cl.exe编译器（捆绑于Visual Studio套装中）、GNU的GCC编译器、LLVM的Clang编译器、Borland公司的bcc.exe编译器（捆绑于Borland C++ Builder套装中）。

编程技巧

new和delete

运算符new和delete提供了存储的动态内存分配和释放功能，它的作用相当于C语言的函数malloc（）和free（），但是性能更为优越。使用new较之使用malloc（）有以下的几个优点：

（1）new自动计算要分配类型的大小，不使用sizeof运算符，比较省事，可以避免错误。

（2）自动地返回正确的指针类型，不用进行强制指针类型转换。

（3）可以用new对分配的对象进行初始化

inline

对于频繁使用的函数，C语言建议使用宏调用代替函数调用以加快代码执行，减少调用开销。但是宏调用有许多的弊端，可能引起不期望的副作用。例如宏：#define abs(a)(a)<0?(-a):(a))，当使用abs(i++)时，这个宏就会出错。

所以在C++中应该使用inline内联函数替代宏调用，这样既可达到宏调用的目的，又避免了宏调用的弊端。

使用内联函数只须把inline关键字放在函数返回类型的前面。

函数重载

在C语言中，两个函数的名称不能相同，否则会导致编译错误。而在C++中，函数名相同而参数数据类型不同或参数个数不同或二者皆不同的两个函数被解释为重载。

使用函数重载可以帮助程序员处理更多的复杂问题，避免了使用诸如intabs()、fabs()、dabs()等繁杂的函数名称；同时在大型程序中，使函数名易于管理和使用，而不必绞尽脑汁地去处理函数名。同时必须注意，参数数据类型相同，但是函数返回类型不同的两个函数不能重载。

参数传递

在C语言中，如果一个函数需要修改用作参数的变量值的时候 ，参数应该声明为指针类型；当参数的大小超过一个机器字长时，通过传值方式来传递参数的效率较低，也需要用指针。由于C语言的指针可以进行p++,—p,p+=1等算术运算，所以编译器无法在编译的时候确定指针引用的变量。对于复杂的程序，使用指针容易出错，程序也难以读懂。在C++中，对于上述情况 可以使用引用来代替指针，使程序更加清晰易懂。引用就是对变量取的一个别名，对引用进行操作，这就相当于对原有变量进行操作。

缺省参数

在C++中函数可以使用缺省参数。

通常的情况下，一个函数应该具有尽可能大的灵活性。使用缺省参数为程序员处理更大的复杂性和灵活性问题提供了有效的方法，所以在C++的代码中都大量地使用了缺省参数。

需要说明的是，所有的缺省参数必须出现在不缺省参数的右边。亦即，一旦开始定义缺省参数，就不可再说明非缺省的参数。否则当你省略其中一个参数的时候，编译器无法知道你是自定义了这个参数还是利用了缺省参数而定义了非缺省的参数。

使用STL

STL（Standard Template Library，标准模板库), STL的代码从广义上讲分为三类：algorithm（算法）、container（容器）和iterator（迭代器），并包括一些工具类如auto_ptr。几乎所有的代码都采用了模板类和模板函数的方式，这相比于传统的由函数和类组成的库来说提供了更好的代码重用机会。

作用符被重载，使得我们可以像访问数组一样访问vector中的元素。

使用模板

模板的概念

模板是C++的一个特性，是函数和类可以作用于不同的类型上而不需要针对每一个具体类型重复相同的代码。与模板相反，我们已经学过的重载(Overloading)，对重载函数而言,C++的检查机制能通过函数参数的不同及所属类的不同。正确的调用重载函数。例如，为求两个数的最大值，我们定义MAX()函数需要对不同的数据类型分别定义不同重载(Overload)版本。如果使用模板就可以只写一个通用的MAX模板，而不需要针对每个类型重复相同的逻辑。

指针与引用的区别

指针与引用看上去完全不同（指针用操作符“*”和“->”，引用使用操作符“&”），但是它们似乎有相同的功能。指针与引用都是让你间接引用其他对象。你如何决定在什么时候使用指针，在什么时候使用引用呢？

首先，要认识到在任何情况下都不能使用指向空值的引用。一个引用必须总是指向某些对象。因此如果你使用一个变量并让它指向一个对象，但是该变量在某些时候也可能不指向任何对象，这时你应该把变量声明为指针，因为这样你可以赋空值给该变量。相反，如果变量肯定指向一个对象，例如你的设计不允许变量为空，这时你就可以把变量声明为引用。

基本语法

C++ 程序可以定义为对象的集合，这些对象通过调用彼此的方法进行交互。现在让我们简要地看一下什么是类、对象，方法、即时变量。

对象 - 对象具有状态和行为。例如：一只狗的状态 - 颜色、名称、品种，行为 - 摇动、叫唤、吃。对象是类的实例。

类 - 类可以定义为描述对象行为/状态的模板/蓝图。

方法 - 从基本上说，一个方法表示一种行为。一个类可以包含多个方法。可以在方法中写入逻辑、操作数据以及执行所有的动作。

即时变量 - 每个对象都有其独特的即时变量。对象的状态是由这些即时变量的值创建的。

程序结构

一段简单的代码实例，可以输出单词 Hello World。

#include <iostream>
using namespace std;

// main() 是程序开始执行的地方

int main()
{
   cout << "Hello World"; // 输出 Hello World
   return 0;
}