【C++】C++的介绍及其发展史

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一、什么是C++，为什么会出现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。

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二、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，所有大家不用追求最新，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。

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三、C++的重要性

3.1 语言的使用广泛度

下图数据来自TIOBE编程语言社区2021年12月最新的排行榜，在30多年的发展中，C/C++几乎一致稳居前5。

TIOBE 编程语言社区排行榜是编程语言流行趋势的一个指标，每月更新，这份排行榜排名基于互联网上有经验的程序员、 课程和第三方厂商的数量。排名使用著名的搜索引擎（诸如 Google、MSN、Yahoo!、Wikipedia、YouTube 以及 Baidu 等）进行计算。

【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。】

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3.2 在工作领域

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。

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四、C++的学习路径 及 书籍推荐

• 第一个层次，C++基础 (平平常常)
  挑选一本入门书籍，如《C++ Primer》、《C++大学教程》或Stroustrup撰写的经典《C++程序设计语言》或他一年半前的新作《C++程序设计原理与实践》，而一般C++课程也止于此，另外**《C++ 标准程序库》**及《The C++ Standard Library Extensions》可供参
  考;

• 第二个层次，正确高效的使用C++ (驾轻就熟)
  此层次开始必须自修，阅读过**《(More)Effective C++》、《(More)Exceptional C++》、《Effective STL》及《C++编程规范》**等，才适宜踏入专业C++开发之路;

• 第三个层次，深入解读C++ (出神入化)
  关于全局问题可读**《深入探索C++对象模型》、《Imperfect C++》、《C++沉思录》、《STL源码剖析》，要挑战智商，可看关于模版及模版元编程的书籍如《C++
  Templates》、《C++设计新思维》、《C++模版元编程》**;

• 第四个层次，研究C++ (返璞归真)
  阅读**《C++语言的设计和演化》、《编程的本质》**(含STL设计背后的数学根基)、C++标准文件《ISO/IEC 14882:2003》、C++标准委员会的提案书和报告书、关于C++的学术文献。由
  于我主要是应用C++，大约只停留于第二、三个层次。然而，C++只是软件开发的一环而
  已，单凭语言并不能应付业务和工程上的问题。建议读者不要强求几年内“彻底学会C++的知
  识”，到达第二层左右便从工作实战中汲取经验，有兴趣才慢慢继续学习更高层次的知识。
  虽然学习C++有难度，但也是相当有趣且有满足感的。

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。