1、C 基维百科C+C+ 编程范型 多范型: 面向对象编程, 程序编程, 泛型编程 发行时间 1983年 设计者 Bjarne Stroustrup 型态系统 静态类型, 强类型, 不安全 主要实现产品 Borland C+ Builder、GCC、Intel C+ Compiler、Microsoft Visual C+、Sun Studio、Clang 派生副语言 ISO/IEC C+ 1998, ISO/IEC C+ 2003, ISO/IEC C+ 2011 启发语言 C, Simula, Ada 83, ALGOL 68, CLU, ML 影响语言 Perl, Lua, Ada 95,
2、Java, PHP, D, C99, C#, Aikido, Falcon, Dao 维基百科,自由的百科全书跳转到: 导航, 搜索 跳过字词转换说明 汉漢为了阅读方便,本文使用全文手工转换。转换内容:本文采用电脑和信息技术组全文转换 查看 ? 编辑以下为本条目单独的全文转换,请从本页面进行编辑:简体:虚函数;繁體:虛擬函式; 当前用字模式下显示为虚函数 简体:运算符重载;繁體:運算子多載; 当前用字模式下显示为运算符重载 简体:面向对象;繁體:物件導向; 当前用字模式下显示为面向对象 简体:对象;繁體:物件; 当前用字模式下显示为对象 简体:实例;繁體:實體; 当前用字模式下显示为实例 展开
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4、rland C+ Builder、GCC、Intel C+ Compiler、Microsoft Visual C+、Sun Studio、Clang 派生副语言 ISO/IEC C+ 1998, ISO/IEC C+ 2003, ISO/IEC C+ 2011 启发语言 C, Simula, Ada 83, ALGOL 68, CLU, ML 影响语言 Perl, Lua, Ada 95, Java, PHP, D, C99, C#, Aikido, Falcon, Dao C+是一种使用非常广泛的电脑程序设计语言。它是一种静态数据类型检查的,支持多范型的通用程序设计语言。C+支持过程化程序
5、设计、数据抽象化、面向对象程序设计、泛型程序设计、基于原则设计等多种程序设计风格。贝尔实验室的比雅尼斯特劳斯特鲁普博士在20世纪80年代发明并实现了C+。起初,这种语言被称作“C with Classes”(“包含类的C语言”),作为C语言的增强版出现。随后,C+不断增加新特性。虚函数(virtual function)、操作符重载(operator overloading)、多重继承(multiple inheritance)、模板(template)、异常处理(exception)、RTTI(Runtime type information)、命名空间(namespace)逐渐纳入标准。1
6、998年国际标准组织(ISO)颁布了C+程序设计语言的国际标准ISO/IEC 14882-1998。 另外,就目前学习C+而言,可以认为它是一门独立的语言;它并不依赖C语言,我们可以完全不学C语言,而直接学习C+。根据C+编程思想(Thinking in C+)一书所评述的,C+与C的效率往往相差在5%之间。所以有部分人认为在大多数场合中,C+完全可以取代C语言。C+语言发展大概可以分为三个阶段:第一阶段从80年代到1995年。这一阶段C+语言基本上是传统类型上的面向对象语言,并且凭借著接近C语言的效率,在工业界使用的开发语言中占据了相当大份额;第二阶段从1995年到2000年,这一阶段由于标
7、准模板库(STL)和后来的Boost等程序库的出现,泛型程序设计在C+中占据了越来越多的比重性。当然,同时由于Java、C#等语言的出现和硬件价格的大规模下降,C+受到了一定的冲击;第三阶段从2000年至今,由于以Loki、MPL等程序库为代表的产生式编程和模板元编程的出现,C+出现了发展历史上又一个新的高峰,这些新技术的出现以及和原有技术的融合,使C+已经成为当今主流程序设计语言中最复杂的一员。目录 隐藏 1 发展历史 1.1 C+名字的由来 1.2 未来发展 2 设计原则 3 标准程序库 4 C+中的特色 4.1 C+语言中,关于const的用法 5 与C不兼容之处 6 C+的Hello
8、World程序 7 语言特性 7.1 操作符 7.2 预处理器 7.2.1 预处理器指令和宏 7.3 模板 7.4 类与对象 7.4.1 封装 7.4.2 继承 7.5 多态 8 分析和处理C+源代码 9 争议 10 脚注 11 参考书目 12 外部链接 13 参阅 编辑 发展历史 比雅尼斯特劳斯特鲁普,C+之父Stroustrup工作起于1979年的C with Classes。这个构思起源于 Stroustrup 做博士论文时的一些程序撰写经验。他发现Simula具备很利于大型软件开发的特点,但Simula的运行速度太慢,无法对现实需求发挥功效;BCPL虽快得多,但它过于低级的特性,使其不
9、适于大型软件的开发。当Stroustrup开始在贝尔实验室工作时,他有分析UNIX核心关于分散式计算的问题。回想起他的博士论文经验,Stroustrup开始为C语言增强一些类似Simula的特点。之所以选择C,是因为它适于各种用途、快速和可移植性。除了C和Simula之外,同时也从其它语言中取得灵感,如ALGOL 68、Ada、CLU以及ML。刚开始时,类型、派生类、存储类型检查、内联和默认参数特性,都是通过Cfront引入C语言之中。1985年10月出现了第一个商业化发布。1983年,C with Classes改命名为C+。加入了新的特性,其中包括虚函数、函数名和运算符重载、参考、常数、用
10、户可控制的自由空间存储区控制、改良的类型检查,以及新的双斜线(/)单行注解风格。1985年,发布第一版C+程序设计语言,提供一个重点的语言参考,至此还不是官方标准。1989年,发布了Release 2.0。引入了多重继承、抽象类型、静态成员函数、常数成员函数,以及成员保护。1990年,出版了The Annotated C+ Reference Manual。这本书后来成为标准化的基础。稍后还引入了模板、异常处理、命名空间、新的强制类型转换,以及布尔。随着C+语言的演变,也逐渐演化出相应的标准程序库。最先加进C+标准库的是流I/O程序库,其用以取代传统的C函数,如printf和scanf。随后所
11、引入的程序库中最重要的便是标准模板库,简称STL。多年后,一个联合的ANSI-ISO委员会于1998年对C+标准化(ISO/IEC 14882:1998)。在官方发布1998标准的若干年后,委员会处理缺陷报告,并于2003年发布一个C+标准的修正版本。2005年,一份名为Library Technical Report 1(简称TR1)的技术报告发布。虽然还不是官方标准的一部分,不过它所提供的几个扩展可望成为下一版C+标准的一部分。几乎所有目前仍在维护的C+编译器皆已支持TR1。目前最新的C+标准是2011年9月发布的ISO/IEC 14882:20111,又称C+0x或C+11。虽然C+免专
12、利,但标准文件本身并不是免费的,尽管标准文档不是免费的,但是很容易从网络中取得,最简单的就是C+标准文档之前的最后一次草稿版本,它与标准的差别几乎只在于排版上。编辑 C+名字的由来C+这个名字是Rick Mascitti于1983年中所建议的,并于1983年12月首次使用。更早以前,尚在研究阶段的发展中语言曾被称为“new C”,之后是“C with Classes”。在计算机科学中,C+仍被称为C语言的上层结构。它最后得名于C语言中的“+”操作符(其对变量的值进行递增)。而且在共同的命名约定中,使用“+”以表示增强的程序。Stroustrup说:“这个名字象征著源自于C语言变化的自然演进”。
13、C+是一个和C/C+无关的早期编程语言。Rick Mascitti在1992年被非正式地问起名字的由来,他表示这是在半开玩笑中说出的。他从没想过C+会成为这门语言的正式名字。有一个关于C+名字的笑话是,当你使用后缀+时,附加只发生在运算之后(因此,它应该是+C,而不是C+,这个笑话是说时下某些程序员还在以使用C的方式使用C+,这通常被一些权威著作认为是不正确的)。编辑 未来发展编辑 设计原则在C+语言的设计和演化(1994)中,Bjarne Stroustrup描述了他在设计C+时,所使用的一些原则。知道这些原则有助于理解C+为何会是现在这个样子。以下总结了一些原则,详尽的内容可参阅C+语言的
14、设计和演化:C+设计成使用静态类型机制、和C同样高效且可移植的多用途程序设计语言。 C+设计成直接的和广泛的支持多种程序设计风格(过程化程序设计、数据抽象化、面向对象程序设计、泛型程序设计)。 C+设计成给程序设计者更多的选择,即使可能导致程序设计者选择错误。 C+设计成尽可能与C兼容,借此提供一个从C到C+的平滑过渡。 C+避免平台限定或没有普遍用途的特性。 C+不使用会带来额外开销的特性。 C+设计成无需复杂的程序设计环境。 编辑 标准程序库1998的C+标准分为两个部分:核心语言和C+标准程序库;后者包含了大部分标准模板库和C标准程序库的稍加修改版本。存在许多不属于标准部分的C+程序库,
15、且使用外部链接,程序库甚至可以用C撰写。C+标准程序库充分吸收了C标准程序库,并佐以少许的修改,使其与C+良好的运作。另一个大型的程序库部分,是以标准模板库(STL)为基础,STL于1994年2月正式成为ANSI/ISO C+。它提供了实用的工具,如容器(如:矢量和链表),迭代器(一般化指针)提供容器以类似数组的访问方式,以及算法进行搜索和排序的运算。此外还提供了(multi)map(关系数组)和(multi)set,它们都使用兼容的界面。因此,以下成为可能,使用模板撰写泛型算法,它可以和任何容器或在任何以迭代器定义的串行上运作。如同C,使用#include指令包含标准表头,即可访问程序库里的
16、功能。C+提供69个标准表头,其中19个不再赞成使用。使用标准库(例如:使用std:vector或std:string来取代C风格的数组)有助于导向更安全和更灵活的软件。STL在纳入C+标准以前,是来自HP和后来的SGI的第三方程式库,标准中并未称之为“STL”,它只是标准库中的一部分,但仍有许多人使用这个名称,以别于其它的标准库(输入输出流、国际化、诊断、C程序库子集,等等)。编辑 C+中的特色和C语言相比,C+引入了更多的特性,包括:陈述性声明,类似函数的强制转型,new/delete操作符,布林类型,参考类型,默认参数,函数重载,命名空间,类型(包括所有和类型相关的特性,如继承、成员函数
17、、虚函数、抽象类型和建构子),操作符重载,模板,:操作符,异常处理和运行时期识别。和普遍认为的相反,C+不是第一个引入const关键字的。Const是在正式引入C语言不久之后,才被C+采用。C+在某些案例中(见下“与C不兼容之处”),进行比C还要多的类型检查。以“/”起始作为注解起源自C的前身BCPL,而后被重新引入到C+。C+的一些特性,C不久之后也采用了,包括在for循环的括号中声明,C+风格的注解(使用/符号,和inline,虽然C99定义的inline关键字与C+的定义不兼容。不过,C99也引入了不存在于C+的特性,如:可变参数宏(英语:variadic macro),和以数组作为参数
18、的较佳处理;某些C+编译器可能实现若干特性,以作为扩展,但其余部分并不符合现存的C+特性)一个常见的混淆其实只是一个微妙的术语问题:由于它的演化来自C,在C+中的术语对象和C语言一样是意味着存储器区域,而不是类的实例,在其它绝大多数的面向对象语言也是如此。举例来说,在C和C+中,语句int i;定义一个int类型的对象,这就是变量的值i将在赋值时,所存入的存储器区域。编辑 C+语言中,关于const的用法const是一个C语言的关键字,它限定一个变量不允许被改变。使用const在一定程度上可以提高程序的安全性和可靠性。整型变量:int m=1, n=2;整型常量:const int a=3;i
19、nt const b=4;指向整型常量的指针:const int * p;int const * q;指向整型数的常指针:int * const x;指向整型常量的常指针:const int * const r;int const * const t;编辑 与C不兼容之处C+一般被认为是C的超集合(superset),但这并不严谨。大部分的C代码可以很轻易的在C+中正确编译,但仍有少数差异,导致某些有效的C代码在C+中失效,或者在C+中有不同的行为。也许最常见的差异是,C允许从void*隐式转换到其它的指针类型,但C+不允许。下列是有效的C代码:int *i = malloc(sizeof(i
20、nt) * 5); /* 從 void* 隱式轉換為 int* */但要使其在C和C+两者皆能运作,就需要使用强制转换:int *i = (int *) malloc(sizeof(int) * 5);另一个常见的可移植问题是,C+定义了很多的新关键字,如new和class,它们在C程序中,是可以作为识别字(例:变量名)的。在最新的C标准(C99)中去除了一些不兼容之处,目前也支持了C+的特性,如/注解,以及在代码中混合声明。不过C99也纳入几个和C+冲突的新特性(如:可变长度数组、原生复数类型和复合逐字常数),所以语言的分岐可能还是大过合并。若要混用C和C+的代码,则所有在C+中调用的C代码
21、,必须放在extern C /* C代碼 */ 之内。编辑 C+的Hello World程序在使用兼容C89标准(也称为ANSI C)的编译器时,下面这个程序显示“Hello, world!”然后结束运行:#include int main() std:cout Hello, world!n; /显示出Hello, world!文字在使用兼容C99标准(ISO/IEC 14882-1998)的编译器时,下面的程序也是可以的:#include using namespace std; int main() cout Hello, world! endl; return 0;根据ISO C+的规定
22、,main函数的形式只能是int main() .以及int main(int argc, char * argv) .尽管如此,但在大部分编译器(例如Visual C+编译器)上,void main() .也被支持。编辑 语言特性编辑 操作符主条目:C和C+操作符编辑 预处理器C+主要有三个编译阶段:预处理、转译成目标代码和连结(最后的两个阶段一般才视为真正的“编译”)。在第一阶段,预处理,会将预处理器指令替换成源代码,然后送到下一个编译阶段。编辑 预处理器指令和宏预处理指令的运作方式是根据用户定义的规则,简单的把记号字符串行置换成其它的记号字符串行。它们进行宏置换、含入其它的文件(由底层至
23、高级的特性,例如包含模块包单元组件)、条件式编译和条件式含入。例如:#define PI 3.1415926535897932384626433832795028841971693993751每次在源代码中出现的PI,将会替换为3.1415926535897932384626433832795028841971693993751。另一个普遍的例子是#include 它从标准库表头iostream含入(导入)所有的符号。除了以上提到的常用指令以外,还有几个额外的预处理器指令,可以用来控制编译流程、条件式含入或排除代码区块等等。参阅预处理器和C预处理器 编辑 模板主条目:模板 (C+)模板(Tem
24、plate)指C+编程语言中的函数模板(function template)与类型模板(class template),这种观念是取材自Simula的泛型程序设计。C+之父Bjarne认为可以通过C+的重载(overloading)功能来表达泛型。编辑 类与对象主条目:C+类在面向对象对象程序设计术语中,对象(object)是数据(data)和处理数据的指令(instructions)的联合(association)。模拟(simulate)实际世界(real-world),对象有三种特质(characteristics):状态(State)、行为(Behavior)、同一性身分(Identi
25、ty),并且使用消息(message)来引发彼此的交互。类型(class)为对象的蓝图或工厂,定义了对象的抽象特质,包括对象的属性特质和对象的行为特质,属性的值即是对象的状态,行为即是对象能够做的事。C+ 为类型构成式面向对象程序设计语言(class-based object-oriented programming language),类型概念具现化(reification)地作为二等公民(second-class citizen)出现在 C+ 语言当中,在语法中明确地使用类型来做到数据抽象化、封装、模块化、继承、子类型多态、对象状态的自动初始化。C+ 中,一个类型即为一个类型,加上封装,一
26、个类型即为一个抽象数据类型(Abstract Data Type,ADT),继承、多态、模板都加强了类型的可抽象性。在C+可以使用class或struct这两个关键字声明类型(class),而使用 new 操作符实例化类型产生的实例(instance)即为对象,是一等公民(first-class citizen)。C/C+以数据成员(data member)表达属性,以成员函数(member function)表达行为。我们可以说类型是程序人员产生的,而对象是编译器(compiler)产生的。来源请求申明一个 Car class: class Car private: int IsRunnin
27、g; public: Run(); ;编辑 封装封装(Encapsulation)是将数据和处理数据的程序(procedure)组合起来,仅对外公开接口(interface),达到信息隐藏(information hiding)的功能。封装的优点是能减少耦合(Coupling)。C+ 、 Java 、 C# 等语言定义对象都是在语法中明确地使用类型(Class)来做到封装。编辑 继承继承(Inheritance)是指子类(subclass)继承超类型(superclass),会自动取得超类型除私有特质外的全部特质,同一类型的所有实例都会自动有该类型的全部特质,做到代码再用(reuse)。C+
28、只支持类型构成式继承,虽然同一类型的所有实例都有该类型的全部特质,但是实例能够共享的实例成员只限成员函数,类型的任何实例数据成员乃每个实例独立一份,因此对象间并不能共享状态,除非特质为参考类型的属性,或使用指针来间接共享。C+ 同时支持公有继承(public inheritance)、使用保护继承(protected inheritance)、私有继承(private inheritance)。其中最常用的是公有继承,“a. is a”关系代表了在完全使用公有继承的对象类型之间的层次结构体系(hierarchy)。C+支持多重继承(multiple inheritance,MI)。多重继承(m
29、ultiple inheritance,MI)的优缺点一直广为用户所争议,许多语言并不支持多重继承,而改以单一继承和接口继承(interface inheritance),而另一些语言改以单一继承和混入()。C+支持虚拟继承(Virtual Inheritance)用以解决多重继承的菱形问题(diamond problem)。编辑 多态PolymorphismAd Hoc UniversalOverloading Coercion Inclusion Parametric 除了封装与继承外,C+ 还提供了多态功能,面向对象的精神在于多态(Polymorphism),一般的多态,是指动态多态,系
30、使用继承和动态绑定(Dynamic Binding)实现,使用多态可创建起继承体系(Inheritance hierarchy)。类型(class)与继承只是达成多态中的一种手段,所以称面向对象而非类型导向。C+ 的多态又分成静态多态(Static Polymorphism)与动态多态(Dynamic Polymorphism)。动态多态必须结合继承和动态绑定(Dynamic Binding)方式实现。静态多态是指以模板(template)实现多态的方法,也就是参数化的型态(Parameterized Types),属于编译前(pre-compile)的多态,是使用宏(大陆一般称之为“宏”)(
31、marco)的“代码膨胀法”达到多态效果。类型转换(type cast)也是一种区域(ad hoc)多态的概念,C+提供 dynamic_cast, static_cast等运算对象来实现类型转换(Coercion)。运算对象重载(operator overloading)或函数重载(function overloading)也算是多态的概念。编辑 分析和处理C+源代码众多的编程语言哪些?都可以用某种 LR 剖析器(或其变形)分析文法,但C+是个著名的例外。编辑 争议“在这12年里,C+用户人数大约每七个月半增加一倍”是许多C+相关文件必引的一段话;然而,时至今日新语言层出不穷,用户人数已不太
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