C++的介绍前景和在实际开发中的运用及与java对比（嵌入式，游戏）

1 .C++ 简介

C++ 是一门非常经典的高级编程语言。顾名思义，C++可以看做是C语言的增强版，在C的基础上扩展了更多的功能；最主要的扩展，就是面向对象和泛型编程。

因此C++融合了多种不同的编程方式：以C语言为代表的面向过程编程；面向对象编程；以及模板化的泛型编程。

可以说，C++一门“大而全”的编程语言，你可以用它实现想要的任何功能；与此同时，学习C++需要掌握的内容也会比较多。

1.1 C和C++

20世纪70年代，贝尔实验室的Dennis Ritchie为了开发UNIX操作系统，专门设计了一门结构化的高级语言，这就是大名鼎鼎的C语言。因为是为操作系统设计的语言，它本身是比较底层的，所以C具有低级语言的高运行效率、硬件访问能力，此外又融合了高级语言的通用性。

C语言语法清晰，具有非常好的结构化编程的特性。于是C语言快速地统治了底层的系统级编程，并成为了之后几十年内经典的教学语言。

C语言编程的整体思路是“过程式”的，也就是说，我们把想让计算机执行的操作按照步骤一步步定义好，然后用C语言写出来；所以我们写的代码，就是一个处理流程的描述。这种方式很容易理解，也可以非常方便地翻译成计算机能懂的机器语言；但是在面对大型项目、代码量非常大时，就会显得杂乱无章，代码的可读性就大大降低了。

于是另一种编程方式应运而生，这就是面向对象编程。这种方式的主要思路是先构建“对象”，然后通过定义好的对象行为，实现我们想要的操作。

贝尔实验室的 Bjarne Stroustrup（比雅尼·斯特劳斯特鲁普），在20世纪80年代创建了一个新的面向对象语言——C++。

名字一目了然，它是基于C的，扩展了C的功能；所以C++是C语言的超集，所有C语言程序都可以在C++的环境下运行。而扩展的部分，主要就是引入了面向对象的特性，并实现了对C的泛型编程支持。

C++的出现极大地扩充了C的应用场景，为C语言的长盛不衰提供了很大的助力。所以我们平常看招聘要求的技术栈描述，往往是把C/C++放在一起说的。

2. C++ 的应用场景

C++完全兼容C，具有C面向硬件的特性；此外还拥有面向对象和泛型编程的扩展。所以C++编写的程序运行效率高、功能强大，特别适合用在系统级应用场景上。所以我们经常可以看到，偏向底层、系统的开发，一般用的语言都是C++。

底层硬件，系统编程：JVM的底层，Python解释器的底层，都离不开C/C++的身影；人工智能核心库的代码，也大多是C++写的

2.1 嵌入式开发场景：

1.驱动开发：嵌入式系统通常需要与各种外设进行交互，如传感器、执行器、显示屏等。使用C++可以很方便地编写驱动程序，通过封装设备的底层操作，提供简洁、高效的接口供上层应用程序使用。 2.通信模块：很多嵌入式系统需要与其他设备或者远程服务器进行通信，例如通过串口、网络等方式发送和接收数据。C++提供了丰富的库函数支持，使得通信模块的开发更加便捷和高效。 3.系统任务调度：嵌入式系统通常需要同时处理多个任务，如数据采集、实时控制等。C++提供了多线程和多任务调度的支持，可以实现任务的并发执行和优先级管理，提高系统的响应速度和实时性。 4.图像处理：许多嵌入式系统需要进行图像处理，如机器视觉、图像识别等。C++提供了丰富的图像处理库，如OpenCV，可以方便地实现各种图像处理算法。 5.对象导向编程（OOP）：C++的主要特征之一是面向对象编程，这使得程序员能够以更模块化和可维护的方式构建嵌入式系统。类和对象的概念使得代码更易于组织和理解，有助于大型项目的开发。 6.标准模板库（STL）：C++的STL提供了丰富的数据结构和算法，如向量、队列、映射等，可以在嵌入式系统中提供高效的数据管理和处理。这使得开发者能够更方便地使用标准的数据结构，而不必从零开始实现。 7.内存管理：C++允许程序员手动管理内存，这在嵌入式系统中是一项重要的功能。对于资源受限的设备，精确的内存控制是确保系统性能和稳定性的关键。 8.多线程支持：在某些嵌入式应用中，需要同时处理多个任务。C++支持多线程编程，这使得开发者能够更容易地实现并行处理，提高系统的响应速度和效率。

2.2 嵌入式开发所用到的行业：

1.汽车行业：C++常用于汽车电子系统的开发，包括车载娱乐系统、车辆控制单元（ECU）等。

2.无人机和自动驾驶：在飞行控制系统和自动驾驶系统中，C++被用于实现实时控制和数据处理。

3.工业自动化：工业控制器、机器人控制系统等通常使用C++进行开发。

4.通信设备：路由器、交换机等网络设备的嵌入式软件通常采用C++编写。

5.医疗设备：医疗影像设备、监护仪等嵌入式系统通常会使用C++进行开发。

6.物联网设备：智能家居、智能穿戴设备等物联网设备的嵌入式软件开发也会使用C++语言。

2.3 c++在游戏开发的具体场景

1. 游戏引擎开发：C++被广泛用于游戏引擎的开发。游戏引擎是一个包含多个子系统的复杂系统，负责图形渲染、物理模拟、音频处理、人工智能等核心功能。C++提供了高性能和底层控制力，使得游戏引擎开发者可以实现这些复杂的任务。一些著名的游戏引擎，如Unreal Engine和Unity，都是使用C++编写的。

2. 游戏逻辑开发：C++不仅用于游戏引擎的底层开发，还常用于游戏逻辑的高层次开发。游戏逻辑包括游戏的各种规则和机制，例如角色的动作、AI决策、任务流程等。C++的面向对象特性使得开发者可以更容易地组织和管理这些逻辑，提高代码的可维护性和可扩展性。

3. 渲染引擎开发：C++常用于实现高效的渲染引擎，如OpenGL和DirectX。这些渲染引擎负责将3D模型转换成2D图像，以便在屏幕上显示。C++提供了对底层硬件的直接访问，使得开发者可以实现高性能的图形渲染效果。

4. 工具开发：游戏开发中需要使用各种工具来辅助开发过程，如3D建模软件、动画编辑器、场景编辑器等。C++常被用于这些工具的开发，因为它提供了强大的功能和灵活性，可以满足各种特定需求。

5. 网络编程：在线多人游戏需要处理大量的玩家请求和逻辑计算，因此需要高效的编程语言来实现高性能的服务器。C++常被用于游戏服务器的开发，因为它提供了对网络通信和并发处理的良好支持。

2.4 金融领域：

1. C++在金融领域中应用广泛，如高频交易、算法交易和风险管理等。这些应用需要高效的性能和对硬件的直接控制，而C++正好具备这些特性。

2.5 图形图像处理

1. C++可以用于开发图形和图像处理应用程序，如计算机视觉、计算机图形学和人工智能领域。

2.6 科学计算

1. C++在科学计算领域应用广泛，例如在数值模拟和高性能计算等领域。

2.7 网络软件

1. C++拥有许多成熟的网络通信库，适用于开发各种网络软件，例如服务器端程序、网络通信协议等。

2.8 分布式应用

1. C++可以用于开发分布式应用程序，以实现跨平台的协同工作和资源共享。

2.8 操作系统

1. 虽然C语言是主要的系统级编程语言，但C++也可以用于开发操作系统中的一些组件，如文件系统、内存管理等。

2.9 设备驱动程序

1. C++在设备驱动程序开发中也有应用，特别是在需要高效性能和底层控制的场景下。

1.2 C++ 标准

C++作为一门高级编程语言，在不同的硬件平台上有着良好的可移植性。这意味着我们不需要改动代码，写出来的程序就可以在不同的平台“翻译”成机器能读懂的语言。要实现这个目标，就必须对C++编写的程序设定一些规范，这就是C++的标准。

C++之父Stroustrup写过一本《C++编程语言》（The C++ Programming Language），里面有一个参考手册，专门介绍了这门语言的特性和用法。这其实就是最初的C++事实标准。

不过真正意义上的标准，还需要专门的组织认证。ANSI（American National Standards Institute，美国国家标准局）在制定了C语言标准之后，在90年代专门设了一个委员会来制定C++的标准，并和ISO（国际标准化组织）一起创建了联合组织ANSI/ISO。1998年，第一个C++国际标准终于出炉了；这个标准在2003年又做了一次技术修订。因此我们一般所说的C++标准，第一版往往被叫做C++ 98/03。

跟大多数语言一样，C++也在不停地发展更新。ISO在2011年批准了C++新标准，这可以认为是C++的2.0版本，一般被叫做C++ 11。C ++ 11新增了很多新特性，极大地扩展了C++的语言表达能力。此后在2014年和2017年，又出了两个新版本C++标准，一般叫做C++ 14和C++ 17，不过这两个版本增加的内容并不多；真正意义上的下一个大版本是2020年的C++ 20，它再一次给C++带来了大量的新特性。

1.3 c++和java的对比

C++和Java在中国市场的前景都是非常广阔的，但它们各自的应用领域和发展趋势略有不同。

首先，C++作为一种系统级编程语言，广泛应用于底层系统开发、嵌入式系统、游戏开发等领域。随着5G、物联网、人工智能等技术的快速发展，C++在底层系统开发和嵌入式系统领域的需求将继续增加。同时，由于C++的高性能和灵活性，它也将在游戏开发领域保持领先地位。

其次，Java作为一种企业级编程语言，广泛应用于Web开发、移动应用开发、大数据等领域。随着企业对于快速迭代和可维护性的需求增加，Java在Web开发和移动应用开发领域的需求将继续增加。同时，随着大数据和云计算的普及，Java在大数据和云计算领域也将有更广泛的应用。

此外，C++和Java在中国市场的发展也受到一些因素的影响。一方面，随着技术的不断更新换代，C++和Java都需要不断适应新的开发范式和工具。另一方面，新兴的编程语言和技术可能会对C++和Java的市场份额产生影响。

总的来说，C++和Java在中国市场的前景都非常广阔，但它们的应用领域和发展趋势略有不同。未来，随着技术的不断更新换代和市场的不断变化，C++和Java都需要不断适应和应对挑战。