【C++】初识C++

news2024/12/23 8:59:25

本期博客我们来正式进入到期待已久C嘎嘎的学习

希望C语言以后别给我打电话了,我怕C++误会😼

一、认识C++

1. 什么是C++

C语言是结构化和模块化的语言,适合处理较小规模的程序。对于复杂的问题,规模较大的 程序,需要高度的抽象和建模时,C语言则不合适。为了解决软件危机,20世纪80年代,计算机界提出了OOP(object oriented programming:面向对象)思想,支持面向对象的程序设计语言 应运而生。

1982年,Bjarne Stroustrup博士在C语言的基础上引入并扩充了面向对象的概念,发明了一 种新的程序语言。为了表达该语言与C语言的渊源关系,命名为C++。因此:C++是基于C语言而 产生的,它既可以进行C语言的过程化程序设计,又可以进行以抽象数据类型为特点的基于对象的 程序设计,还可以进行面向对象的程序设计。

2. C++的发展史

1979年,贝尔实验室的本贾尼等人试图分析unix内核的时候,试图将内核模块化,于是在C 语言的基础上进行扩展,增加了类的机制,完成了一个可以运行的预处理程序,称之为C with classes。

📋语言的发展就像是练功打怪升级一样,也是逐步递进,由浅入深的过程。我们先来看下C++的历 史版本。

阶段

内容

C with classes

类及派生类、公有和私有成员、类的构造和析构、友元、内联函数、赋值运算符 重载等

C++1.0

添加虚函数概念,函数和运算符重载,引用、常量等

C++2.0

更加完善支持面向对象,新增保护成员、多重继承、对象的初始化、抽象类、静 态成员以及const成员函数

C++3.0

进一步完善,引入模板,解决多重继承产生的二义性问题和相应构造和析构的处 理

C++98

C++标准第一个版本,绝大多数编译器都支持,得到了国际标准化组织(ISO)和美 国标准化协会认可,以模板方式重写C++标准库,引入了STL(标准模板库)

C++03

C++标准第二个版本,语言特性无大改变,主要:修订错误、减少多异性

C++05

C++标准委员会发布了一份计数报告(Technical Report,TR1),正式更名 C++0x,即:计划在本世纪第一个10年的某个时间发布

C++11

增加了许多特性,使得C++更像一种新语言,比如:正则表达式、基于范围for循 环、auto关键字、新容器、列表初始化、标准线程库等

C++14

对C++11的扩展,主要是修复C++11中漏洞以及改进,比如:泛型的lambda表 达式,auto的返回值类型推导,二进制字面常量等

C++17

在C++11上做了一些小幅改进,增加了19个新特性,比如:static_assert()的文 本信息可选,Fold表达式用于可变的模板,if和switch语句中的初始化器等

C++20

自C++11以来最大的发行版,引入了许多新的特性,比如:模块(Modules)、协 程(Coroutines)、范围(Ranges)、概念(Constraints)等重大特性,还有对已有 特性的更新:比如Lambda支持模板、范围for支持初始化等

C++23

制定ing

C++还在不断的向后发展。但是:现在公司主流使用还是C++98和C++11,所以大家不用追求最 新,重点将C++98和C++11掌握好,等工作后,随着对C++理解不断加深,有时间可以去琢磨下更 新的特性。

3. C++的语言流行度

❗注意:排名不能说明那个语言好,那个不好,每门编程语言都有适应自己的应用场景。

4. 在工作领域的C++

1. 操作系统以及大型系统软件开发 所有操作系统几乎都是C/C++写的,许多大型软件背后几乎都是C++写的,比如: Photoshop、Office、JVM(Java虚拟机)等,究其原因还是性能高,可以直接操控硬件。

2. 服务器端开发 后台开发:主要侧重于业务逻辑的处理,即对于前端请求后端给出对应的响应,现在主流采 用java,但内卷化比较严重,大厂可能会有C++后台开发,主要做一些基础组件,中间件、 缓存、分布式存储等。服务器端开发比后台开发跟广泛,包含后台开发,一般对实时性要求 比较高的,比如游戏服务器、流媒体服务器、网络通讯等都采用C++开发的。

3. 游戏开发 PC平台几乎所有的游戏都是C++写的,比如:魔兽世界、传奇、CS、跑跑卡丁车等,市面上 相当多的游戏引擎都是基于C++开发的,比如:Cocos2d、虚幻4、DirectX等。三维游戏领 域计算量非常庞大,底层的数学全都是矩阵变换,想要画面精美、内容丰富、游戏实时性 搞,这些高难度需求无疑只能选C++语言。比较知名厂商:腾讯、网易、完美世界、巨人网 络等。 4. 嵌入式和物联网领域 嵌入式:就是把具有计算能力的主控板嵌入到机器装置或者电子装置的内部,能够控制这些 装置。比如:智能手环、摄像头、扫地机器人、智能音响等。 谈到嵌入式开发,大家最能想到的就是单片机开发(即在8位、16位或者32位单片机产品或者 裸机上进行的开发),嵌入式开发除了单片机开发以外,还包含在soc片上、系统层面、驱动 层面以及应用、中间件层面的开发。 常见的岗位有:嵌入式开发工程师、驱动开发工程师、系统开发工程师、Linux开发工程 师、固件开发工程师等。 知名的一些厂商,比如:以华为、vivo、oppo、小米为代表的手机厂;以紫光展锐、乐鑫为 代表的芯片厂;以大疆、海康威视、大华、CVTE等具有自己终端业务厂商;以及海尔、海 信、格力等传统家电行业。 随着5G的普及,物联网(即万物互联,)也成为了一种新兴势力,比如:阿里lot、腾讯lot、京 东、百度、美团等都有硬件相关的事业部。

5. 数字图像处理 数字图像处理中涉及到大量数学矩阵方面的运算,对CPU算力要求比较高,主要的图像处理 算法库和开源库等都是C/C++写的,比如:OpenCV、OpenGL等,大名鼎鼎的Photoshop 就是C++写的。

6. 人工智能 一提到人工智能,大家首先想到的就是python,认为学习人工智能就要学习python,这个 是误区,python中库比较丰富,使用python可以快速搭建神经网络、填入参数导入数据就 可以开始训练模型了。但人工智能背后深度学习算法等核心还是用C++写的。

7. 分布式应用 近年来移动互联网的兴起,各应用数据量业务量不断攀升;后端架构要不断提高性能和并发 能力才能应对大信息时代的来临。在分布式领域,好些分布式框架、文件系统、中间组件等 都是C++开发的。对分布式计算影响极大的Hadoop生态的几个重量级组件:HDFS、 zookeeper、HBase等,也都是基于Google用C++实现的GFS、Chubby、BigTable。包括分 布式计算框架MapReduce也是Google先用C++实现了一套,之后才有开源的java版本。 除了上述领域外,在:科学计算、浏览器、流媒体开发、网络软件等都是C++比较适合的场景, 作为一名老牌语言的常青树,C++一直霸占编程语言前5名,肯定有其存在的价值。

5. 如何学习C++

学习C语言需要多敲代码,学习数据结构需要多画图+敲代码,那学习C++呢?

C++是我们长期积累的过程,一般人想要达到精通C++的程度至少需要10年的经验。对于我们来说建议不要把精通C++作为一个一年目标,应该要把学习语言作为一个持续的过程,同时要把 语言运用在具体的应用场合中。

在这里推荐一本初学C++的好书:《Effective C++》

下面我们正式来进入到C++的学习:

二、C++入门

2.1 C++兼容C语言的语法

📋首先我们创建一个.cpp的源文件,在这里输入一些C语言的语法:

这里是完全可以运行的,说明C++是兼容C语言的(只兼容C语言的90%不是完全兼容,在后期有差异的地方我们会谈到)

2.2 C++关键字(C++98)

C++总计63个关键字,C语言32个关键字 📋下面我们只是看一下C++有多少关键字,不对关键字进行具体的讲解,后面我们学到以后再 细讲。

asm

continue

export

int

public

short

unsigned

auto

class

else

if

reinterpret_cast

try

using

bool

do

extern

long

return

typedef

wchar_t

break

double

false

mutable

sizeof

typeid

virtual

case

dynamic_cast

float

new

static

typename

void

catch

delete

for

namespace

static_cast

throw

volatile

char

default

friend

operator

struct

template

register

const

enum

goto

protected

switch

this

true

const_cast

explicit

inline

private

signed

union

while

2.3 命名空间

📋在C语言中我们可能会遇到这样的情况:

在这种情况下,我们定义的变量与头文件中库函数的名子发生了冲突,代码编译不过去。

这种情况不仅仅会出现在库函数中,当我们工作时,一个项目可能需要多个程序员编写,在最后将代码整合时,不可能避免每个程序员的定义命名不重复。

📋再例如这种情况:

我们在定义队列和链表时命名节点结构体时是相同的,这也会造成命名的冲突:

在C++中为了避免这种情况,引入了命名空间

2.3.1 namespace

📌关键字:

namespace

我们可以使用namespace来定义一个局部的命名作用域

具体操作:namespace 局部作用域的名字 {想要作用的区域}

📋下面来进行举例操作:

我们在各自的头文件中加上两个命名空间Q和L,这样两个相互定义的Node结构体就不会发生命名冲突了:

2.3.2 加命名空间名称及作用域限定符 来访问命名空间

在上述情况下我们在主函数中想要直接使用Node是不可以的:

我们需要使用::(作用域限定符)来确定我们要使用的Node所声明的命名空间

具体操作:想要访问的命名空间名称 :: 命名空间里定义的变量

📋举个栗子:

2.3.3 命名空间的嵌套

和结构体一样,命名空间里可以再嵌套命名空间

当很多员工都使用命名空间时,不排除命名空间的名称相同的可能性,对于相同名字的命名空间编译代码时会将其整合到一起

📋例如以下情况:

现在有两个相同名字的命名空间,这样还是会发生命名冲突:

对于这种情况我们可以嵌套命名空间来解决,将Queue头文件里的Node在嵌套一个命名空间B:

这样就可以很好的避免了命名空间名字一样的情况:


本期博客到这里又要结束啦~

下期将给大家带来满满的C++上的干货,请各位准备好脑子进行更深入的学习~

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