c++基础

在C基础上^[2]，一九八三年又由贝尔实验室的Bjarne Strou-strup推出了C++。 C++进一步扩充和完善了C语言，成为一种面向 对象的程序设计语言。C++目前流行的编译器最新版本是Borland C++ 4.5,Symantec C++ 6.1，和Microsoft Visual C++ 2012。C++提出了一些更为深入的概念，它所支持的这些面向对象的概念容易将问题空间直接地映射到程序空间，为程序员提供了一种与传统结构程序设计不同的思维方式和编程方法。因而也增加了整个语言的复杂性，掌握起来有一定难度。

C++由美国AT&T贝尔实验室的本贾尼·斯特劳斯特卢普博士在20世纪80年代初期发明并实现（最初这种语言被称作“C with Classes”带类的C）。开始，C++是作为C语言的增强版出现的，从给C语言增加类开始，不断的增加新特性。虚函数（virtual function）、运算符重载（Operator Overloading）、多重继承（Multiple Inheritance）、模板（Template）、异常（Exception）、RTTI、命名空间（Name Space）逐渐被加入标准。

C++1998年国际标准组织（international standard organization, ISO）颁布了C++程序设计语言的国际标准ISO/IEC 1988-1998。C++是具有国际标准的编程语言，通常称作ANSI/ISOC++。

1998年是C++标准委员会成立的第一年，以后每5年视实际需要更新一次标准。C++0x最终国际投票已于2011年8月10日结束，并且所有国家都投出了赞成票，C++0x已经毫无疑义地成为正式国际标准。先前被临时命名为C++0x的新标准将被称为C++ 2011。C++ 2011取代现行的C++标准ISO/IEC 14882，它公开于1998年并于2003年更新，通称C++98以及C++03。国际标准化组织于2011年9月1日出版发布ISO/IEC 14882:2011，名称是：Information technology -- Programming languages -- C++ Edition: 3。

C++名字的由来

C++这个名字是Rick Mascitti于1983年中所建议的，并于1983年12月首次使用。更早以前，尚在研究阶段的发展中语言曾被称为“new C”，之后是“C with Classes”。在计算机科学中，C++仍被称为C语言的上层结构。它最后得名于C语言中的“++”操作符（其对变量的值进行递增）。而且在共同的命名约定中，使用“+”以表示增强的程序。Stroustrup说：“这个名字象征著源自于C语言变化的自然演进”。C+是一个和C/C++无关的早期编程语言。

Rick Mascitti在1992年被非正式地问起名字的由来，他表示这是在半开玩笑中说出的。他从没想过C++会成为这门语言的正式名字。

有一个关于C++名字的笑话是，当你使用后缀++时，附加只发生在运算之后（因此，它应该是++C，而不是C++，这个笑话是说时下某些程序员还在以使用C的方式使用C++，这通常被一些权威著作认为是不正确的）。

计算机诞生初期，人们要使用计算机必须用机器语言或汇编语言编写程序。世界上第一种计算机高级语言诞生于1954年，它是FORTRAN语言。先后出现了多种计算机高级语言。其中使用最广泛、影响最大的当推BASIC语言和C语言。

BASIC语言是1964年在FORTRAN语言的基础上简化而成的, 它是为初学者设计的小型高级语言。

C语言是1972年由美国贝尔实验室的D.M.Ritchie研制成功的。它不是为初学者设计的,而是为计算机专业人员设计的。大多数系统软件和许多应用软件都是用C语言编写的。

但是随着软件规模的增大，用C语言编写程序渐渐显得有些吃力了。

C++是由AT&T Bell(贝尔)实验室的Bjarne Stroustrup博士及其同事于20世纪80年代初在C语言的基础上开发成功的｡ C++保留了C语言原有的所有优点，增加了面向对象的机制。

C++是由C发展而来的，与C兼容。用C语言写的程序基本上可以不加修改地用于C++。从C++的名字可以看出它是C的超越和集中。C++既可用于面向过程的结构化程序设计，又可用于面向对象的程序设计，是一种功能强大的混合型的程序设计语言。

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）。

面向对象程序设计，是针对开发较大规模的程序而提出来的，目的是提高软件开发的效率。不要把面向对象和面向过程对立起来，面向对象和面向过程不是矛盾的，而是各有用途、互为补充的。

学习C++，既要会利用C++进行面向过程的结构化程序设计，也要会利用C++进行面向对象的程序设计，更要会利用模板进行泛型编程。

C和C++关系

但是，C是C++的基础，C++语言和C语言在很多方面是兼容的。因此，掌握了C语言，再进一步学习C++就能以一种熟悉的语法来学习面向对象的语言，从而达到事半功倍的目的。

C Timeline

1978 k&R C---->1988 ANSI C-->1995 ISO C

学习C语言最经典的还是The C Programming Language

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。下列是有效的C代码：

/* 从 void * 隐式转换为 int * */

int * i = malloc(sizeof(int) * 5);

但要使其在C和C++两者皆能运作，就需要使用显式转换：

int * i = (int *)malloc(sizeof(int) * 5);

C++另一个常见的可移植问题是，C++定义了很多的新关键字，如new和class，它们在C程序中，是可以作为识别字（例：变量名）的。

C99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 */ }之内。

发展历史

C++语言发展大概可以分为三个阶段：

第一阶段

从80年代到1995年。这一阶段C++语言基本上是传统类型上的面向对象语言，并且凭借着接近C语言的效率，在工业界使用的开发语言中占据了相当大份额；

第二阶段

从1995年到2000年，这一阶段由于标准模板库(STL)和后来的Boost等程序库的出现，泛型程序设计在C++中占据了越来越多的比重性。当然，同时由于Java、C#等语言的出现和硬件价格的大规模下降，C++受到了一定的冲击；

第三阶段

从2000年至今，由于以Loki、MPL等程序库为代表的产生式编程和模板元编程的出现，C++出现了发展历史上又一个新的高峰，这些新技术的出现以及和原有技术的融合，使C++已经成为当今主流程序设计语言中最复杂的一员。

3 语言特点

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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++。

C++程序代码性能

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。

4 编程技巧

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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。

C++相关书籍需要说明的是，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。