欢迎进入C++世界

网友投稿 609 2022-05-29

欢迎进入C++世界!这是一种令人兴奋的语言,它在C语言的基础上添加了对面向对象编程和泛型编程的支持,在20世纪90年代便是最重要的编程语言之一,并在21世纪仍保持强劲势头。C++继承了C语言高效、简洁、快速和可移植性的传统。C++面向对象的特性带来了全新的编程方法,这种方法是为应付复杂程度不断提高的现代编程任务而设计的。C++的模板特性提供了另一种全新的编程方法——泛型编程。这三件法宝既是福也是祸,一方面让C++语言功能强大,另一方面则意味着有更多的东西需要学习。

1. C++简介

欢迎进入C++世界!

C++融合了3种不同的编程方式:C语言代表的过程性语言、C++在C语言基础上添加的类代表的面向对象语言、C++模板支持的泛型编程。本章将简要介绍这些传统。不过首先,我们来看看这种传统对于学习C++来说意味着什么。使用C++的原因之一是为了利用其面向对象的特性。要利用这种特性,必须对标准C语言知识有较深入的了解,因为它提供了基本类型、运算符、控制结构和语法规则。所以,如果已经对C有所了解,便可以学习C++了,但这并不仅仅是学习更多的关键字和结构,从C过渡到C++的学习量就像从头学习C语言一样大。另外,如果先掌握了C语言,则在过渡到C++时,必须摈弃一些编程习惯。如果不了解C语言,则学习C++时需要掌握C语言的知识、OOP知识以及泛型编程知识,但无需摈弃任何编程习惯。如果您认为学习C++可能需要扩展思维,这就对了。本书将以清晰的、帮助的方式,引导读者一步一个脚印地学习,因此扩展思维的过程是温和的,不至于让您的大脑接受不了。

2. C++简史

在过去的几十年,计算机技术以令人惊讶的速度发展着,当前,笔记本电脑的计算速度和存储信息的能力超过了20世纪60年代的大型机。很多程序员可能还记得,将数叠穿孔卡片提交给充斥整个房间的大型计算机系统的时代,而这种系统只有100KB的内存,比当今智能手机的内存都少得多。计算机语言也得到了发展,尽管变化可能不是天翻地覆的,但也是非常重要的。体积更大、功能更强的计算机引出了更大、更复杂的程序,而这些程序在程序管理和维护方面带来了新的问题。

在20世纪70年代,C和Pascal这样的语言引领人们进入了结构化编程时代,这种机制把秩序和规程带进了迫切需要这种性质的领域中。除了提供结构化编程工具外,C还能生成简洁、快速运行的程序,并提供了处理硬件问题的能力,如管理通信端口和磁盘驱动器。这些因素使C语言成为20世纪80年代占统治地位的编程语言。同时,20世纪80年代,人们也见证了一种新编程模式的成长:面向对象编程(OOP)。

与C语言一样,C++也是在贝尔实验室诞生的,Bjarne Stroustrup于20世纪80年代在这里开发出了这种语言。用他自己的话来说,“C++主要是为了我的朋友和我不必再使用汇编语言、C语言或其他现代高级语言来编程而设计的。它的主要功能是可以更方便地编写出好程序,让每个程序员更加快乐”。

Bjarne Stroustrup的主页

http://www.research.att.com/-bs/

该网站包括了C++语言有趣的发展历史、Bjarne的传记材料和C++ FAQ。Bjarne被问得最多的问题是:Bjarne Stroustrup应该如何读。您可以访问Stroustrup的网站,阅读FAQ部分并下载.WAV文件,亲自听一听。

Stroustrup比较关心的是让C++更有用,而不是实施特定的编程原理或风格。在确定C++语言特性方面,真正的编程需要比纯粹的原理更重要。Stroupstrup之所以在C的基础上创建C++,是因为C语言简洁、适合系统编程、使用广泛且与UNIX操作系统联系紧密。C++的OOP方面是受到了计算机模拟语言Simula67的启发。Stroustrup加入了OOP特性和对C的泛型编程支持,但并没有对C的组件作很大的改动。因此,C++是C语言的超集,这意味着任何有效的C程序都是有效的C++程序。它们之间有些细微的差异,但无足轻重。C++程序可以使用已有的C软件库。库是编程模块的集合,可以从程序中调用它们。库对很多常见的编程问题提供了可靠的解决方法,因此能节省程序员大量的时间和工作量。这也有助于C++的广泛传播。

名称C++来自C语言中的递增运算符++,该运算符将变量加1。名称C++表明,它是C的扩充版本。

计算机程序将实际问题转换为计算机能够执行的一系列操作。OOP部分赋予了C++语言将问题所涉及的概念联系起来的能力,C部分则赋予了C++语言紧密联系硬件的能力(参见图1.2),这种能力上的结合成就了C++的广泛传播。从程序的一个方面转到另一个方面时,思维方式也要跟着转换(确实,有些OOP正统派把为C添加OOP特性看作是为猪插上翅膀,虽然这是头瘦骨嶙峋、非常能干的猪)。另外,C++是在C语言的基础上添加OOP特性,您可以忽略C++的面向对象特性,但将错过很多有用的东西。

在C++获得一定程度的成功后,Stroustrup才添加了模板,这使得进行泛型编程成为可能。在模板特性被使用和改进后,人们才逐渐认识到,它们和OOP同样重要——甚至比OOP还重要,但有些人不这么认为。C++融合了OOP、泛型编程和传统的过程性方法,这表明C++强调的是实用价值,而不是意识形态方法,这也是该语言获得成功的原因之一。

图1

Stroustrup编写的《The Programming Language》包含65页的参考手册,它成了最初的C++事实标准。

下一个事实标准是Ellis和Stroustrup编写的《The Annotated C++ Reference Manual》。

C++98标准新增了大量特性,其篇幅将近800页,且包含的说明很少。

C++11标准的篇幅长达1350页,对旧标准做了大量的补充。

随着计算机的功能越来越强大,计算机程序越来越庞大而复杂。为应对这种挑战,计算机语言也得到了改进,以便编程过程更为简单。C语言新增了诸如控制结构和函数等特性,以便更好地控制程序流程,支持结构化和模块化程度更高的方法;而C++增加了对面向对象编程和泛型编程的支持,这有助于提高模块化和创建可重用代码,从而节省编程时间并提高程序的可靠性。

C++的流行导致大量用于各种计算平台的C++实现得以面世;而ISOC++标准(C++98/03和C++11)为确保众多实现的相互兼容提供了基础。这些标准规定了语言必须具备的特性、语言呈现出的行为、标准库函数、类和模板,旨在实现该语言在不同计算平台和实现之间的可移植性。

要创建C++程序,可创建一个或多个源代码文件,其中包含了以C++语言表示的程序。这些文件是文本文件,它们经过编译和链接后将得到机器语言文件,后者构成了可执行的程序。上述任务通常是在IDE中完成的,IDE提供了用于创建源代码文件的文本编辑器、用于生成可执行文件的编译器和链接器以及其他资源,如项目管理和调试功能。然而,这些任务也可以在命令行环境中通过调用合适的工具来完成。

本文节选自《C++ Primer Plus(第6版)中文版》

内容简介

C++是在 C 语言基础上开发的一种集面向对象编程、泛型编程和过程化编程于一体的编程语言,是C语言的超集。本书是根据2003年的ISO/ANSI C++标准编写的,通过大量短小精悍的程序详细而全面地阐述了 C++的基本概念和技术,并专辟一章介绍了C++11新增的功能。

全书分18章和10个附录。分别介绍了C++程序的运行方式、基本数据类型、复合数据类型、循环和关系表达式、分支语句和逻辑运算符、函数重载和函数模板、内存模型和名称空间、类的设计和使用、多态、虚函数、动态内存分配、继承、代码重用、友元、异常处理技术、string类和标准模板库、输入/输出、C++11新增功能等内容。

本书针对C++初学者,书中从C语言基础知识开始介绍,然后在此基础上详细阐述C++新增的特性,因此不要求读者有C语言方面的背景知识。本书可作为高等院校教授C++课程的教材,也可供初学者自学C++时使用。

本文转载自异步社区

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