【C→C++】打开C++世界的大门
文章目录
- 前言
- 什么是C++
- C++的发展史
- C++的重要性
- 1. 使用广泛度
- 2. 工作领域的应用
- 1. C++关键字(C++98)
- 2. 命名空间
- 2.1 命名空间的定义
- 2.2 命名空间的使用
- 2.3 std命名空间的使用惯例
- 3. C++输入&输出
- 3.1 输入输出
- 3.2 说明
- 4. 缺省参数
- 4.1 缺省参数概念
- 4.2 缺省参数分类
- 5. 函数重载
- 5.1 函数重载概念
- 5.2 C++支持函数重载的原理--名字修饰
- 6. 引用
- 6.1 引用的概念
- 6.2 引用的特性
- 6.3 常引用
- 6.4 使用场景
- 1. 做参数(传参)
- 2. 做返回值
- 6.5 传值、传引用效率比较
- 1. 值和引用的作为参数的性能比较
- 2. 值和引用的作为返回值类型的性能比较
- 6.6 引用和指针的区别
- 7. 内联函数
- 7.1 概念
- 7.2 内联函数的特性
- 8. auto关键字(C++11)
- 8.1 类型别名思考
- 8.2 auto简介
- 8.3 auto的使用细则
- 8.4 auto不能推导的场景
- 9. 基于范围的for循环(C++11)
- 9.1 范围for的语法
- 9.2 范围for的使用条件
- 10. 指针空值nullptr(C++11)
这篇文章开始,我们进入C++的学习。
前言
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,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。
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:
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。
C++的重要性
1. 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,这份排行榜的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。
2. 工作领域的应用
- 操作系统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。
- 服务器端开发
后台开发:主要侧重于业务逻辑的处理,即对于前端的请求,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更广泛,包含后台开发,一般对实时性要求比较高,比如游戏服务器、流媒体服务器、网络通讯等都是采用C++开发的。
- 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、游戏实时性高,这些高难度需求无疑只能选择C++语言。
比较知名的厂商:腾讯、网易、完美世界、巨人网络等。
- 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,从而能够控制这些装置。
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;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。
- 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。
- 人工智能
一提到人工智能,大家首先想到的可能就是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,然后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内容还是用C++写的。
- 分布式应用
近年来随着移动互联网的兴起,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,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。
接下来,我们正式进入C++的学习。
C++(兼容C)是在C的基础之上,容纳进去了面向对象编程思想,并增加了许多有用的库,以及编程范式等。
熟悉C语言之后,对C++学习有一定的帮助,本章节主要目标:
- 补充C语言语法的不足,以及C++是如何对C语言设计不合理的地方进行优化的,比如:作用域方面、IO方面、函数方面、指针方面、宏方面等。
- 为后续类和对象学习打基础。
1. C++关键字(C++98)
C++总计63个关键字,C语言32个关键字。
ps: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。
2. 命名空间
经过上面的了解,我们知道:
C++呢,其实就是之前的大佬感觉C语言存在一些不足,所以在C语言的基础上做了一些改进,并增加了一些新的东西。
那命名空间就是我们的大佬为C语言补的第一个坑:
在C/C++中,变量、函数和后面要学到的类都是大量存在的,这些变量、函数和类的名称将都存在于全局作用域中,可能会导致很多冲突。
什么意思呢?举个栗子:
先来创建一个C++的项目:
跟创建C的项目一样,文件后缀CPP我们不要动就行了(创建C项目我们一般修改成.c后缀的)。
ps:.c就调C的编译器,.cpp就调C++的编译器。
那我们写了这样一段代码:
#include <stdio.h>
int rand = 10;int main()
{printf("%d\n", rand);return 0;
}
这是C版的代码,但我们说了C++是兼容C的。
这段代码有什么问题吗?
没有问题,我们打印了一个全局变量,名为rand。
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