【C++】初识C++

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++

1.1 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。

1.2 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。

1.3 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。

1.4 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。

1.5 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（不影响生命周期）

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 命名空间的访问

2.3.2.1 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：

2.3.3.2 命名空间的全局展开

如果我们想访问一个命名空间的很多内容，每次都加命名空间名称及作用域限定符来访问命名空间就显得比较麻烦，此时我们可以使用using namespace 来全局展开一个命名空间

具体操作：using namespace 想要展开的命名空间的名称

举例：

当我们想全局展开命名空间L便于访问其中内容时，我们在cpp文件中使用了using namespace

这样我们就可以直接访问命名空间中所定义的内容，展开之后相当于去除了命名空间

❗注意：一般不建议全局展开，可能会发生命名冲突

2.3.3.3 命名空间的局部展开

全局展开会有命名冲突的危险，那我们能不能只展开命名空间中想用的呢？

答案是当然可以。

我们用using来将命名空间中想使用的内容加上命名空间名称及作用域限定符写即可

具体操作：using 命名空间 :: 想使用的内容

继续举例：

我们想在只想用命名空间Q中的Queue

使用using来局部展开Q中Queue即可：

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：

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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~