【自学C++】C++概述

朱雀 2024-03-30 14:49 57阅读 0赞

## C++教程 ##

### C++教程 ###

C++ 读作 “C 加加”，是 “C Plus Plus” 的简称。C++ 其实是 **C 语言** 后面加了两个加号，因此，C++ 其实是在 C 语言的基础上增加了新特性，因此，取名为 C++。

### C++和C语言的关系 ###

C++ 和 C 语言虽然是两门独立的语言，但同时 C 语言是也 C++ 的一部分，C 语言代码几乎不用修改就能够以 C++ 的方式编译。

早期并没有 “C++” 这个名字，而是叫做 “带类的 C 语言”。 “带类的 C 语言” 是作为 C 语言的一个扩展和补充出现的，它增加了很多新的语法，目的是提高开发效率。

这个时期的 C++ 非常粗糙，仅支持简单的面向对象编程，也没有自己的编译器，而是通过一个预处理程序（名字叫 cfront），先将 C++ 代码 “翻译” 为 C 语言代码，再通过 C 语言编译器合成最终的程序。

随着 C++ 的流行，它的语法也越来越强大，已经能够很完善的支持面向过程编程、面向对象编程（OOP）和泛型编程，几乎成了一门独立的语言，拥有了自己的编译方式。

## C语言与C++ ##

### C语言和C++的关系 ###

**C 语言** 是 **C++** 的一个子集。C++ 语言包含了 C 语言的全部词法和语法的内容，同时它增加了面向对象程序设计语言所必备的内容。

C 为面向过程的语言，C++ 为面向对象的语言。C++ 语言源程序中比 C 语言多一种 **数据类型**（类），也就是多一种 **变量**（对象）。

C 语言是一个结构化语言，它的重点在于算法和数据结构。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（事务）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（事务）控制。

所以 C 与 C++ 的最大区别在于它们的用于解决问题的思想方法不一样。之所以说 C++ 比 C 更先进，是因为 “设计这个概念已经被融入到 C++ 之中”。

### C语言与C++的区别 ###

C 语言的最大优点是编译后代码运行效率接近汇编程序，速度快，资源占用少。因此早期很多重要应用软件、支撑软件甚至系统软件是用 C 语言编写。虽然比汇编程序稍差，但开发和维护成本要低得多。C++ 继承了 C 语言的这一优点，并大大扩充了功能，因此在 Unix，**Linux**, Windows, Mac OS 这些系统下得到广泛应用，甚至操作系统本身都是用 C++ 编写，只有对效率最敏感的底层处理才用汇编程序。

C++ 对 C 语言做了很多扩充，最大的改变是引入 OOP（面向对象编程）概念。OOP 也是以 **函数** 为基础，但相关函数围绕特定任务封装成一个整体。OOP 的中心是数据。开发者要首先定义出数据结构，然后选择数据的处理方法。因此在 OOP 中函数被称为方法（method）。数据和用以处理数据的方法封装成一体形成对象（object）。OOP 的对象可以继承和扩展。不难想见，这样非常有利于整个系统的合理构思，同时显著提高开发和维护效率。这样写程序就好像在制造零部件。理想状态下，程序可以由零部件组装起来。

现在很多语言都引入了 OOP 概念，有些甚至模仿 C 语言和 C++ 的表达方式，如 **Javascript**，PHP， **Java**，C\# 这些。但这些语言出于安全需求或跨平台需求，全都缺少 C++ 的底层处理功能，例如都不能直接访问内存空间。所以写系统软件仍然离不开 C++。

在 Windows 环境下，和 C++ 最接近的是以 Pascal 为语言蓝本的 Delphi。二者的功能几乎可以相互取代。Delphi 编译速度比 C++ 高出很多，但由于历史原因，其影响力比 C++ 要小得多。

## C++语言诞生 ##

### C++语言诞生教程 ###

最初导致 **C++** 诞生的原因是在 Bjarne 博士等人试图去分析 **UNIX** 的内核的时候，这项工作开始于 1979 年 4 月，当时由于没有合适的工具能够有效的分析由于内核分布而造成的网络流量，以及怎样将内核模块化。

同年 10 月，Bjarne 博士完成了一个可以运行的预处理程序，称之为 Cpre，它为 **C 语言** 加上了类似 Simula 的类机制。在这个过程中，Bjarne 博士开始思考是不是要开发一种新的语言，当时贝尔实验室对这个想法很感兴趣，就让 Bjarne 博士等人组成一个开发小组，专门进行研究。

当时不是叫做 C++，而是 C with class，这是把它当作一种 C 语言的有效扩充。由于当时 C 语言在编程界居于老大的地位，要想发展一种新的语言，最强大的竞争对手就是 C 语言，所以当时有两个问题最受关注：C++ 要在运行时间、代码紧凑性和数据紧凑性方面能够与 C 语言相媲美，但是还要尽量避免在语言应用领域的限制。

在这种情况下，一个很自然的想法就是让 C++ 从 C 语言继承过来，但是我们的 Bjarne 博士更具有先见之明，他为了避免受到 C 语言的局限性，参考了很多的语言，例如：从 Simula 继承了 **类** 的概念，从 Algol68 继承了运算符重载、引用以及在任何地方声明变量的能力，从 BCPL 获得了注释，从 Ada 得到了模板、名字空间，从 Ada、Clu 和 ML 取来了异常。

### C++发展历史 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>时间</th> 
   <th>事件</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>1983 年 8 月</td> 
   <td>第一个 C++ 实现投入使用（所以我喜欢说 1983 年 C++ 开了天界）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1983 年 12 月</td> 
   <td>Rick Mascitti 建议命名为 CPlusPlus，即 C++</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1985 年 2 月</td> 
   <td>第一个 C++ Release E 发布</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1985 年 10 月</td> 
   <td>CFront 的第一个商业发布，CFront Release 1.0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1985 年 10 月</td> 
   <td>Bjarne 博士完成了经典巨著 The C++ Programming Language 第一版</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1986 年 11 月</td> 
   <td>C++ 第一个商业移植 CFront 1.1,Glockenspiel</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1987 年 2 月</td> 
   <td>CFront Release 1.2 发布</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1987 年 11 月</td> 
   <td>第一个 USENIX C++ 会议在新墨西哥州举行</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1988 年 10 月</td> 
   <td>第一次 USENIX C++ 实现者工作会议在科罗拉多州举行</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1989 年 12 月</td> 
   <td>ANSI X3J16 在华盛顿组织会议</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1990 年 3 月</td> 
   <td>第一次 ANSI X3J16 技术会议在新泽西州召开</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1990 年 5 月</td> 
   <td>C++ 的又一个传世经典 ARM 诞生</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1990 年 7 月</td> 
   <td>模板被加入</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1990 年 11 月</td> 
   <td>异常被加入</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1991 年 6 月</td> 
   <td>The C++ Programming Language第二版完成</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1991 年 6 月</td> 
   <td>第一次ISO WG21会议在瑞典召开</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1991 年 10 月</td> 
   <td>CFront Release 3.0发布</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1993 年 3 月</td> 
   <td>运行时类型识别在俄勒冈州被加入</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1993 年 7 月</td> 
   <td>名字空间在德国慕尼黑被加入</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1994 年 8 月</td> 
   <td>ANSI/ISO 委员会草案登记</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1997 年 7 月</td> 
   <td>The C++ Programming Language 第三版完成</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1997 年 10 月</td> 
   <td>ISO 标准通过表决被接受</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1998 年 11 月</td> 
   <td>ISO 标准被批准</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### C++编译器 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>时间</th> 
   <th>事件</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>1985 年 10 月</td> 
   <td>Cfront Release 1.0 发布</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1987 年 12 月</td> 
   <td>GNU C++ 发布</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1988 年 1 月</td> 
   <td>第一个 Oregon Software C++ 发布</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1988 年 6 月</td> 
   <td>第一个 Zortech C++ 发布</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1990 年 5 月</td> 
   <td>第一个 Borland C++ 发布</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1992 年 2 月</td> 
   <td>第一个 Dev C++ 发布</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1992 年 3 月</td> 
   <td>第一个 Microsoft C++ 发布</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1992 年 5 月</td> 
   <td>第一个 IBM C++ 发布</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## C++语言特点 ##

### C++语言特点教程 ###

**C++** 语言既保留了 **C 语言** 的有效性、灵活性、便于移植等全部精华和特点，又添加了面向对象编程的支持，具有强大的编程功能，可方便地构造出模拟现实问题的实体和操作；编写出的程序具有结构清晰、易于扩充等优良特性，适合于各种应用软件、系统软件的程序设计。

用 C++ 编写的程序可读性好，生成的代码质量高，运行效率仅比汇编语言慢 10%～20%。

### C++对C语言改进 ###

#### 继承自C语言 ####

继承自C语言的优点，比如语言简洁、紧凑，使用方便、灵活；拥有丰富的运算符；生成的目标代码质量高，程序执行效率高；可移植性好等。

#### 对C语言改进 ####

对 C 语言进行了改进，编译器更加严格，引入引用的概念，引入 **const 常量** 和内联 **函数**，取代 **宏定义** 等。

#### 面向对象 ####

同时支持面向过程和面向对象的方法：在 C++ 环境下既可以进行面向对象的程序设计，也可以进行面向过程的程序设计。因此它也具有数据封装和隐藏、继承和多态等面向对象的特征。

支持面向对象编程机制，如信息隐藏、封装函数、抽象数据类型、继承、多态、函数重载、运算符重载、乏型编程（模板）。