C++


C++ （正體）

C++是一种使用非常广泛的计算机程序设计语言。C++是一种静态数据类型检查的，支持多范型的通用程序设计语言。它支持程序化程序设计、数据抽象化、面向对象程序设计、泛型程序设计等多种程序设计风格。

贝尔实验室的比雅尼·斯特劳斯特鲁普博士在20世纪80年代发明并实现了C++（最初这种语言被称作“C with Classes”）。一开始C++是作为C语言的增强版出现的，从给C语言增加类别开始，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）逐渐纳入标准。1998年国际标准组织（ISO）颁布了C++程序设计语言的国际标准ISO/IEC 14882-1998。遗憾的是，由于C++语言过于复杂，以及他经历了长年的演变，直到现在（2004年）只有少数几个编译器完全符合这个标准。

另外，就目前学习C++而言，可以认为它是一门独立的语言；它并不依赖C语言，我们可以完全不学C语言，而直接学习C++。根据《C++编程思想》（Thinking in C++）一书所评述的，C++与C的效率往往相差在正负5%之间。所以有人认为在大多数场合中，C++完全可以取代C语言。

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。

目录

发展历史

Stroustrup工作起于1979年的C with Classes。这个构思起源于 Stroustrup 做博士论文时的一些程序撰写经验。他发现Simula具备很利于大型软件开发的特点，但Simula的执行速度太慢，无法对现实需求发挥功效；BCPL虽快得多，但它过于低阶的特性，使其不适于大型软件的开发。当Stroustrup开始在贝尔实验室工作时，他有分析UNIX内核关于分布式计算的问题。回想起他的博士论文经验，Stroustrup开始为C语言增强一些类似Simula的特点。之所以选择C，是因为它适于各种用途、快速和可移植性。除了C和Simula之外，同时也从其它语言中取得灵感，如ALGOL 68、Ada、CLU以及ML。刚开始时，类别、派生类、储存类型检查、内联和默认参数特性，都是通过Cfront引入C语言之中。1985年10月出现了第一个商业化发布。

1983年，C with Classes改命名为C++。加入了新的特性，其中包括虚疑函数、函数名和操作符重载、参考、常量、使用者可控制的自由空间储存区控制、改良的类型检查，以及新的双斜线(//)单行注解风格。1985年，发布第一版《C++程序设计语言》，提供一个重点的语言参考，至此还不是官方标准。1989年，发布了Release 2.0。引入了多重继承、抽象类别、静态成员函数、常量成员函数，以及成员保护。1990年，出版了The Annotated C++ Reference Manual。这本书后来成为标准化的基础。稍后还引入了模板、异常处理、命名空间、新的强制转型，以及布尔类型。

随着C++语言的演变，也逐渐演化出相应的标准程序库。最先加进C++标准函数库的是流式I/O程序库，其用以取代传统的C函数，如printf和scanf。随后所引入的程序库中最重要的便是标准模板库，简称STL。

多年后，一个联合的ANSI-ISO委员会于1998年对C++标准化(ISO/IEC 14882:1998)。在官方释出1998标准的若干年后，委员会处理缺陷报告，并于2003年发布一个C++标准的修正版本。2005年，一份名为Library Technical Report 1（简称TR1）的技术报告释出。虽然还不是官方标准的一部分，不过它所提供的几个扩展可望成为下一版C++标准的一部分。几乎所有目前仍在维护的C++编译器皆已支持TR1。

虽然C++免专利，但标准文件本身并不是免费的。

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）。

未来发展

设计原则

在《C++语言的设计和演化》(1994)中，Bjarne Stroustrup描述了他在设计C++时，所使用的一些原则。知道这些原则有助于理解C++为何会是现在这个样子。以下总结了一些原则，详尽的内容可参阅《C++语言的设计和演化》：

  • 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、数据抽象化、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。

标准程序库

1998的C++标准分为两个部分：内核语言和C++标准程序库；后者包含了大部分标准模板库和C标准程序库的稍加修改版本。存在许多不属于标准部分的C++程序库，且使用外部链接，程序库甚至可以用C撰写。

C++标准程序库充分吸收了C标准程序库，并佐以少许的修改，使其与C++良好的运作。另一个大型的程序库部分，是以标准模板库(STL)为基础，STL于1994年2月正式成为ANSI/ISO C++。它提供了实用的工具，如容器（如：向量和链表），迭代器（一般化指针）提供容器以类似数组的访问方式，以及算法进行搜索和排序的运算。此外还提供了(multi)map（关联数组）和(multi)set，它们都使用兼容的界面。因此，以下成为可能，使用模板撰写泛型算法，它可以和任何容器或在任何以迭代器定义的序列上运作。如同C，使用#include指令包含标准表头，即可访问程序库里的功能。C++提供69个标准表头，其中19个不再赞成使用。

使用标准库（例如：使用std::vector或std::string来取代C风格的数组）有助于导向更安全和更灵活的软件。

STL在纳入C++标准以前，是来自HP和后来的SGI的第三方程式库，标准中并未称之为“STL”，它只是标准库中的一部分，但仍有许多人使用这个名称，以别于其它的标准库（输入/输出流式、国际化、诊断、C程序库子集，等等）。

C++中的特色

和C语言相比，C++引入了更多的特性，包括：陈述性声明，类似函数的强制转型，new/delete操作符，布尔类型，参考类型，默认参数，函数重载，命名空间，类别（包括所有和类别相关的特性，如继承、成员函数、虚函数、抽象类别和建构子），操作符重载，模板，::操作符，异常处理和执行时期识别。

和普遍认为的相反，C++不是第一个引入const关键字的。Const是在正式引入C语言不久之后，才被C++采用。

C++在某些案例中（见下“与C不兼容之处”），进行比C还要多的类型检查。

以“//”起始作为注解起源自C的前身BCPL，而后被重新引入到C++。

C++的一些特性，C不久之后也采用了，包括在for循环中声明，C++风格的注解（使用//符号，和inline，虽然C99定义的inline关键字与C++的定义不兼容。不过，C99也引入了不存在于C++的特性，如：variadic macros，和以数组作为参数的较佳处理；某些C++编译器可能实作若干特性，以作为扩展，但其余部分并不符合现存的C++特性）

一个常见的混淆其实只是一个微妙的术语问题：由于它的演化来自C，在C++中的术语对象和C语言一样是意味着内存区域，而不是类别实体，在其它绝大多数的面向对象语言也是如此。举例来说，在C和C++中，语句int i;定义一个int类型的对象，这就是变量的值i将在赋值时，所存入的内存区域。

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。

也许最常见的差异是，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：

int *i = malloc(sizeof(int) * 5);     /* 從 void* 隱式轉換為 int* */

但要使其在C和C++两者皆能运作，就需要使用强制转换：

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

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。

在最新的C标准(C99)中去除了一些不兼容之处，目前也支持了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、本地复数类型和复合逐字常量），所以语言的分岐可能还是大过合并。

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代碼 */ }之内。

C++的Hello World程序

在使用兼容C89标准（也称为ANSI C）的编译器时，下面这个程序显示“Hello, world!”然后结束运行：

#include <iostream>
 
int main()
{
     std::cout << "Hello, world!\n";
}

在使用兼容C99标准（ISO/IEC 14882-1998）的编译器时，下面的程序也是可以的：

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
int main()
{
    cout << "Hello, world!" << endl;
    return 0;
}

根据ISO C++的规定，main函数的形式只能是

int main()
{
    ...
}

以及

int main(int argc, char * argv[])
{
    ...
}

尽管如此，但在大部份编译器上，

void main()
{
     ....
}

也被支持。

语言特性

操作符

主条目：C和C++操作符

预处理器

C++主要有三个编译阶段：预处理、转译成对象码和链接（最后的两个阶段一般才视为真正的“编译”）。在第一阶段，预处理，会将预处理器指令替换成源代码，然后送到下一个编译阶段。

预处理器指令和宏

预处理指令的运作方式是根据使用者定义的规则，简单的把记号字符序列置换成其它的记号字符序列。它们进行宏置换、含入其它的文件（由底层至高级的特性，例如包含模块/包/单元/组件）、条件式编译和条件式含入。例如：

#define PI 3.1415926535897932384626433832795028841971693993751

每次在源代码中出现的PI，将会替换为3.1415926535897932384626433832795028841971693993751。另一个普遍的例子是

#include <iostream>

它从标准库表头iostream含入（导入）所有的符号。除了以上提到的常用指令以外，还有几个额外的预处理器指令，可以用来控制编译流程、条件式含入或排除代码区块等等。

参阅预处理器和C预处理器

模板

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完成修改时，请移除本模板。

[1] 维基百科（中文）模板 (C++)
[2] 维基百科（英文）Template (Programming)

对象

封装

继承

多态

分析和处理C++源代码

问题与争论

中文术语问题

而作出“在这12年里，C++使用者人数大约每七个月半增加一倍”的结论，并成为许多C++相关文件必引的一段话。然而，时至今日新语言层出不穷，使用者人数已不太可能以如此速度增长。

分析机构EvansData定期对开发人员展开调查，其调查结果与Stroustrup提出的C++正在扩张的说法相违背。EvansData的数据显示，以C++为工具的开发人员在整个开发界所占的比例由1998年春天的76%下降至2004年秋的46%。

Forrester最新的调查显示，C++、微软VisualBasic和Java是众多公司产品体系的首选语言。对100家公司的调查显示，C/C++、VisualBasic和Java在产品体系中的使用比例分别是59%、61%和66%。

参阅

外部链接

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