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简介

简介

C++ 是一种静态类型的、编译式的、通用的、大小写敏感的、不规则的编程语言,支持过程化编程、面向对象编程和泛型编程。

C++ 被认为是一种中级语言,它综合了高级语言和低级语言的特点。

C++ 是由 Bjarne Stroustrup 于 1979 年在新泽西州美利山贝尔实验室开始设计开发的。C++ 进一步扩充和完善了 C 语言,最初命名为带类的C,后来在 1983 年更名为 C++。

C++ 是 C 的一个超集,事实上,任何合法的 C 程序都是合法的 C++ 程序。

注意:使用静态类型的编程语言是在编译时执行类型检查,而不是在运行时执行类型检查。

标准化

发布时间通称备注
2017C++17第五个C++标准
2017coroutines TS协程库扩展
2017ranges TS提供范围机制
2017library fundamentals TS标准库扩展
2016concurrency TS用于并发计算的扩展
2015concepts TS概念库,用于优化编译期信息
2015TM TS事务性内存操作
2015parallelism TS用于并行计算的扩展
2015filesystem TS文件系统
2014C++14第四个C++标准
2011-十进制浮点数扩展
2011C++11第三个C++标准
2010-数学函数扩展
2007C++TR1C++技术报告:库扩展
2006-C++性能技术报告
2003C++03第二个C++标准
1998C++98第一个C++标准

发展历程

  • C++ 编程语言的历史可以追溯到 1979 年,当时 Bjarne Stroustrup 为博士学位论文进行了一些开发。在 Stroustrup 可以使用的所有语言中,有一种被称为 Simula 的语言,顾名思义,它可能是一种主要为仿真而设计的语言。Simula 67 语言是 Stroustrup 使用的变体,被认为是支持面向对象编程范例的主要语言。Stroustrup 发现这种范例对包装开发很有帮助。但是,Simula 语言对于实践和实际使用而言太慢了。 随后不久,Bjarne Stroustrup 希望通过支持面向对象范例来增强 C。他深入研究了 Smalltalk 的 OO 实现,以获取有关实现的想法。但是他不愿意为此放弃性能,因此他开始从事 “C with Classes (带有类的 C)” 的工作,希望 C++ 代码运行时应具有与 C 代码相似(或更好)的性能。
  • 1983 年,语言的名称从 “带有类的 C” 更改为 C++。C 语言中的 ++ 运算符是用于递增变量的运算符,它使您可以深入了解 Stroustrup 如何看待该语言。在此期间添加了许多新功能,其中最引人注目的是虚函数,函数重载,带有&符号的引用,const 关键字和使用两个正斜杠的单行注释。
  • 1985 年,Stroustrup 出版了名为“C++ 编程语言” 的书籍。同年,C++ 被实现为商业产品。该语言尚未正式标准化,因此使该书成为非常重要的参考。该语言在 1989 年再次进行了更新,以包括受保护的成员和静态成员,以及从多个类的继承。
  • 1990 年,发行了《带注释的 C++ 参考手册》。同年,Borland 的 Turbo C++ 编译器将作为商业产品发布。Turbo C++ 添加了许多其他库,这些库会对 C++ 的开发产生相当大的影响。尽管 Turbo C++ 的最后一个稳定版本是 2006 年,但该编译器仍被广泛使用。
  • 1998 年,C++ 标准委员会发布了第一个 C++ ISO / IEC 14882:1998 国际标准,其非正式名称为 C++ 98。据说《带注释的 C++ 参考手册》对标准的制定产生了很大的影响。还包括标准模板库,该模板库于 1979 年开始概念开发。2003 年,该委员会对 1998 年标准所报告的多个问题做出了回应,并对其进行了相应的修订。更改的语言称为 C++ 03。
  • 2005 年,C++ 标准委员会发布了一份技术报告(称为 TR1),详细介绍了他们计划添加到最新 C++ 标准中的各种功能。新标准被非正式地称为 C++ 0x,因为它有望在第一个十年结束之前的某个时间发布。具有讽刺意味的是,新标准要到 2011 年年中才会发布。直到那时为止,已经发布了几份技术报告,并且一些编译器开始为新功能添加实验性支持。
  • 2011 年中,新的 C++ 标准(称为 C++ 11)完成。Boost 库项目对新标准产生了重大影响,其中一些新模块直接来自相应的 Boost 库。一些新功能包括正则表达式支持,全面的随机化库,新的 C++ 时间库,原子支持,标准线程库 ,一种新的 for 循环语法,提供的功能类似于某些其他语言中的 foreach 循环,auto 关键字,新的容器类,对联合和数组初始化列表以及可变参数模板的更好支持。
  • 2014 年,C++ 14(也称为 C++ 1y)作为 C++11 的一个小扩展发布,主要功能是错误修复和小的改进,国际标准投票程序草案于 2014 年 8 月中完成,加强 lambda 函数,constexpr 和类型推导特性。
  • 2017 年,发布 C17 标准,C17 提供了很多东西。增强了核心语言和库。
  • 2020 年,发布 C++20 标准,推出了很多重量级功能,其中比较重要的有:
    • Concepts:概念改变了我们思考和编程模板的方式。它们是模板参数的语义类别。它们使您可以直接在类型系统中表达您的意图。如果出了什么问题,您会收到清晰的错误消息。
    • Ranges library:新的 ranges 库使它可以直接在容器上执行算法,用管道符号组成算法,并将其应用于无限数据流。
    • Coroutines:由于协程,C++ 中的异步编程成为主流。协程是协作任务,事件循环,无限数据流或管道的基础。
    • Modules:模块克服了头文件的限制。头文件和源文件的分离变得和预处理器一样过时了。最后,我们有更快的构建时间和更轻松的构建软件包的方法。
    • Concurrency:Atomic Smart Pointers,Joining & Cancellable Threads,The C20 Synchronization Library,增强了 C++ 并发编程能力;

面向对象

C++ 完全支持面向对象的程序设计,包括面向对象开发的四大特性:

  • 封装
  • 抽象
  • 继承
  • 多态

标准库

标准的 C++ 由三个重要部分组成:

  • 核心语言,提供了所有构件块,包括变量、数据类型和常量,等等。
  • C++ 标准库,提供了大量的函数,用于操作文件、字符串等。
  • 标准模板库(STL),提供了大量的方法,用于操作数据结构等。

实例

// 输出单词 Hello World
#include <iostream>
using namespace std;

// main() 是程序开始执行的地方
int main(){
// 输出 Hello World
cout << "Hello World";
return 0;
}
  1. C++ 语言定义了一些头文件,这些头文件包含了程序中必需的或有用的信息。上面这段程序中,包含了头文件

  2. using namespace std; 告诉编译器使用 std 命名空间。命名空间是 C++ 中一个相对新的概念。

  3. // main() 是程序开始执行的地方 是一个单行注释。单行注释以 // 开头,在行末结束。

  4. int main() 是主函数,程序从这里开始执行。

  5. cout << "Hello World"; 会在屏幕上显示消息 "Hello World"。

  6. return 0; 终止 main( )函数,并向调用进程返回值 0。

g++ 编译器

程序 g++ 是将 gcc 默认语言设为 C++ 的一个特殊的版本,链接时它自动使用 C++ 标准库而不用 C 标准库。通过遵循源码的命名规范并指定对应库的名字,用 gcc 来编译链接 C++ 程序是可行的,如下例所示:

gcc main.cpp -lstdc++ -o main

下面是一个保存在文件 helloworld.cpp 中一个简单的 C++ 程序的代码:

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

最简单的编译方式:

g++ helloworld.cpp

由于命令行中未指定可执行程序的文件名,编译器采用默认的 a.out。程序可以这样来运行:

./a.outHello, world!

通常我们使用 -o 选项指定可执行程序的文件名,以下实例生成一个 helloworld 的可执行文件:

g++ helloworld.cpp -o helloworld

执行 helloworld:

./helloworldHello, world!

如果是多个 C++ 代码文件,如 runoob1.cpp、runoob2.cpp,编译命令如下:

g++ runoob1.cpp cpp、runoob2.cpp -o runoob

生成一个 runoob 可执行文件。

g++ 有些系统默认是使用 C++98,我们可以指定使用 C++11 来编译 main.cpp 文件:

g++ -g -Wall -std=c++11 main.cpp

常用命令选项

选项解释
-ansi只支持 ANSI 标准的 C 语法。这一选项将禁止 GNU C 的某些特色, 例如 asm 或 typeof 关键词。
-c只编译并生成目标文件。
-DMACRO以字符串"1"定义 MACRO 宏。
-DMACRO=DEFN以字符串"DEFN"定义 MACRO 宏。
-E只运行 C 预编译器。
-g生成调试信息。GNU 调试器可利用该信息。
-IDIRECTORY指定额外的头文件搜索路径DIRECTORY。
-LDIRECTORY指定额外的函数库搜索路径DIRECTORY。
-lLIBRARY连接时搜索指定的函数库LIBRARY。
-m486针对 486 进行代码优化。
-oFILE 生成指定的输出文件。用在生成可执行文件时。
-O0不进行优化处理。
-O或 -O1 优化生成代码。
-O2进一步优化。
-O3比 -O2 更进一步优化,包括 inline 函数。
-shared生成共享目标文件。通常用在建立共享库时。
-static禁止使用共享连接。
-UMACRO取消对 MACRO 宏的定义。
-w不生成任何警告信息。
-Wall生成所有警告信息。