美国AT&T贝尔实验室的本贾尼·斯特劳斯特卢普(Bjarne Stroustrup)博士在20世纪80年代初期发明并实现了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、名字空间(name space)逐渐被加入标准。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。C++是具有国际标准的编程语言,通常称作ANSI/ISO C++。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,下一次标准更新将是在2009年,目前我们一般称该标准C++0x。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(这么说也是不完全正确的,事实上,至今为止没有任何一款编译器完全支持ISO C++)。
另外,就目前学习C++而言,可以认为他是一门独立的语言;他并不依赖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C++ 完全可以取代C语言(然而我们在单片机等需要谨慎利用空间、直接操作硬件的地方还是要使用C语言)。 [1]
子语言
根据Effective C++第三版第一条款的描述,现在C++由以下四个“子语言”组成:1、C子语言。C++支持C语言的几乎全部功能,在语法上与C语言仅有极微妙的差别(如括号表达式的左右值性,具体请参考C++标准文献)。
2、面向对象的C++。C++首先作为一门面向对象的语言而闻名,这个特点在这里不再详述。
3、泛型编程语言。C++强大(但容易失控的)模板功能使它能在编译期完成许多工作,从而大大提高运行期效率。
4、STL(C++标准模板库)。随着STL的不断发展,它已经逐渐成为C++程序设计中不可或缺的部分,其效率可能比一般的naive代码低些,但是其安全性与规范性使它大受欢迎。
C语言之所以要起名为“C”,是取的“BCPL”的第二个字母(第一个字母用来命名之前被发明的B语言) 。当C语言发展到顶峰的时刻,出现了一个版本叫C with Class,那就是C++最早的版本,在C语言中增加class关键字和类,那个时候有很多版本的C都希望在C语言中增加类的概念;后来C标准委员会决定为这个版本的C起个新的名字,那个时候征集了很多种名字,最后采纳了其中一个人的意见,以C语言中的++运算符来体现它是C语言的进步,故而叫C++,并成立了C++标准委员会。
本贾尼·斯特劳斯特卢普(Bjarne Stroustrup)工作起于1979年的C with Classes。这个构思起源于本贾尼·斯特劳斯特卢普(Bjarne 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的运行速度太慢,无法对现实需求发挥功效;BCPL虽快得多,但它过于低级的特性,使其不适于大型软件的开发。当本贾尼·斯特劳斯特卢普(Bjarne 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,本贾尼·斯特劳斯特卢普(Bjarne 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、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,其中包括虚函数、函数名和运算符重载、参考、常数、用户可控制的自由空间储存区控制、改良的型别检查,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、静态成员函数、常数成员函数,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,以及布林型别。
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++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。
• C++设计成直接的和广泛的支援多种程序设计风格(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,籍此提供一个从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,C++之父的《C++语言的设计和演化》 里做了详尽的陈述。
1998的C++标准分为两个部分:核心语言和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:矢量和链表),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(关系数组)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串行上运作。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、国际化、诊断、C程序库子集,等等)。 [2]
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> |
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>
|
|
int main() |
|
int main(int argc, char * argv[]) |
|
void main()
|
哪些程序是用C++写的:
主流的3种操作系统Windows,Linux,Unix,内核都是用C语言和汇编写的,上层高级特性是用C++写的。
《魔兽世界》等几乎所有的网络游戏,百度搜索引擎(Baidu.com),我们所用的大多数软件都是用C++写的(硬件也有很多用到C++的)。
C++之父Bjarne Stroustrup列举的C++应用:
Amazon.com:Software for large-scale e-commerce
Apple: OS X is written in a mix of language, but a few important parts are C++. The two most interesting are
AT&T:The largest US telecommunications provider.
o provisioning systems
o systems for rapid network recovery after failure
Autodesk: A large number of major number of application in the CAD domain
Ericsson:o server platform.
o TDMA-CDMA HLR
o GSM-TDMA-CDMA mobility gateway
Google: web search engine, etc.
HP: Here is a tiny fraction of HP's C++ apps:
o C, C++, Fortran90 compilers, and linker for the new HP IA64 platform (these add to more than 1 million lines of C++ code).
IBM: o OS/400.
o K42: a high performance, open source, general-purpose operating system kernel for cache-coherent multiprocessors.
Intel:o Vtune performace analysis software
o compilers and optimizers
o lots of chip design and manufacturing software
JPL (Jet Propulsion Lab, NASA): Mars rover autonomous driving system (incl. scene analysis and route planning). C++ on Mars! Also lots of supporting software "on the ground" (i.e. Earth).
Microsoft:o Windows XP
o Windows NT (NT4 and 2000)
o Windows 9x (95, 98, Me)
o Microsoft Office (Word, Excel, Access, PowerPoint, Outlook)
o Internet Explorer (including Outlook Express)
o Visual Studio
o SQL
Mozilla: Firefox browser and Thunderbird mail client (open source)
MySQL: MySQL Server (about 250,000 lines of C++) and MySQL Cluster. Arguably the world's most popular open source database
Nokia: o Mobile Communications radio-station/internet bridges: FlexiGGSN (Gateway GPRS Support Node) and FlexiSGSN (Server GPRS Support Node).
o MSC/HLR
Sun: o The HotSpot Java Virtual Machine is written in C++
Symbian OS: rationale: "[...] using C++ for all system code, from the kernel upwards." This is one of the most widespread OS's for cellular phones
KDE from linux is written in C++.
telephone systems: I think it would be almost easier to list the systems which aren't written in C++
C++写出的软件,还包括VLC, 著名的开源视频播放器;
LAMMPS,著名分子动力学模拟软件,其中包括一部分Fortran代码;
运算符new和delete是C++新增的运算符,提供了存储的动态分配和释放功能。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。
使用例子:
(1)int* p;
p=new int[10]; //分配一个含有10个整数的整形数组
delete[] p; //删除这个数组
(2)int* p;
p=new int (100);//动态分配一个整数并初始化
二、使用inline内连函数替代宏调用
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内连函数替代宏调用,这样既可达到宏调用的目的,又避免了宏调用的弊端。
使用内连函数只须把inline关键字放在函数返回类型的前面。例如:
inline int Add(int a,int b);//声明Add()为内连函数
这样编译器在遇到Add()函数时,就不再进行函数调用,而是直接嵌入函数代码以加快程序的执行。
三、使用函数重载
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的两个函数被解释为重载。例如:
void PutHz(char* str);//在当前位置输出汉字
void PutHz(int x,int y,char * str);//在x,y处输入数字
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。
四、使用引用(reference)代替指针进行参数传递
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。例如:
void Add(int *a)
{
*a++;
}
调用时则使用
Add(&x); //其中x为int或可以转化为int的类型,如unsigned int, 但这时候编译器通过回给出warning
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。例如使用引用的函数定义为:
void Add(int& a)
{
a++; //a为一个整数的引用
}
调用时使用
Add(x); //其中x为int
这个函数与使用指针的上一个函数的功能是一样的,然而代码却更为简洁和清晰易懂。
五、使用缺省参数
在C++中函数可以使用缺省参数,例如:
void PutHzxy(char *str,int x=-1, int y=-1)
{
if(x==-1)
x=wherex();
if(y==-1)
x=wherex();
moveto(x,y);
PutHx(str);
}
可以有三种方式调用函数PutHzxy(),例如:
PutHzxy("C++语言");//使用缺省参数在当前位置输出
PutHzxy("C++语言",10,10);//没有使用缺省参数
PutHzxy("C++语言",10);//对y使用缺省参数,指定x的位置
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。
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。
例如:
void PutHzxy(char*str,int x=-1,int y=-1)//正确
void PutHzxy(int x=-1,int y=-1,char*str)//错误
六、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版函数的方式,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。
#include<vector>// 包含相关的头文件/
typedef std::vector<int> intvector;//使用typedef 使代码看起来更简洁
int main()
{
intvector vi;
for(int i=0;i<10,i++)
vi.push_back(i);//使用push_back添加元素
for(int i=0;i<vi.size();i++)
std::cout<<vi<<" ";//[]操作符被重载,使得我们可以像访问数组一样访问vector中的元素
}
1.visual studio(visual C++)
2.Borland C++
3.C++ Builder
4.eclipse(CDT)
5.Dev-C++
6.Code::Blocks
特注:Microsoft Visual C++并不严格遵循标准C++标准(尤其是VC6.0版本),在很多方面,与标准C++标准相左(不过在VC8、VC9版本中对C++标准的支持还是有很大的提高的)。比如,标准C++规定,过程内的变量生存期仅是该过程。但是,在VC++6.0中,
for(int i=0;i<7;i++){
//......
}
这样的语句后,i仍然是认为已经声明过,在VC++8.0及其后续版本中才更正支持了这一标准。
对C++标准符合度较高的是BCB(Borland C Builder),GCC等编译器。 [3]
●《The C++ Standard Library: A Tutorial and Reference》原文版
中文版:《C++标准程序库:自修教程与参考手册》
百科全书式的C++标准库著作,一本需要一再查阅的参考大全。本书详细介绍了每一标准库组件的规格和用法,内容涵盖包括流和本地化在内的整个标准库而不仅仅是STL。正如本书副标题所示,它首先适合作为教程阅读,尔后又可用作参考手册。 浅显易懂的写作风格使得这本书非常易读。
●《Standard C++ IOStreams and Locales: Advanced Programmer's Guide and Reference》原文版
中文版《标准C++输入输出流与本地化》
C++标准库由STL、流和本地化三部分构成。关于STL的书市面上已经有不少,但罕见流和本地化方面的专著。此书是这两个领域中最优秀的一本,迄今为止没有任何一本书比这一本更全面详尽地讨论了流和本地化。
● 《Effective STL》 使用STL的程序员必读之作。在这本书中,Scott讲述了STL容器和算法的工作机制以及如何以最佳方式使用它们。和Scott的其他作品一样,这本书的写作风格清晰、精确,具有极佳的可读性。
●影印版《Generic Programming and the STL: Using and Extending the C++ Standard Template Library》
中文版《泛型编程与STL》
这本书散发着浓厚的学院气息。Andrew Koenig和Barbara Moo在《Accelerated C++: Practical Programming by Example》一书末尾郑重推荐另外两本进阶好书(除了他们自己的《Ruminations on C++》外),其中一本是TCPL,另外一本就是本书。
●Douglas C. Schmidt, Stephen D. Huston,《C++ Network Programming》
Volume 1: Mastering Complexity with ACE and Patterns;
Volume 2: Systematic Reuse with ACE and Frameworks;
中文版:《C++网络编程》 等等。
C++是一种绝对不会试图迎合某个模子的语言。特别是它的形式可以变化多端,以解决不同类型的问题。这主要反映在象Microsoft Visual C++和Borland C++ Builder那样的工具身上。它们将库、组件模型以及代码生成工具等合成到一起,以开发视窗化的末端用户应用(用于Microsoft Windows操作系统)。
C++语言由于过度的复杂性,以及与unix的文化相抵触,在unix/linux是接受到很多著名人士(比如Linux之父linus torvalds与著名黑客Eric S. Raymond)的强烈批评与抵制。参见《unix编程艺术》对c++的批评。 [4]




