小金魚的筆記本

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C++ 简述 ​

为何 C/C++ 仍然如此重要 ​

程序开发的一些权衡：

  • 运行效率 VS 开发效率；
  • 易用性 VS 安全性；
  • ⋯

对于 C 而言，在开发过程中足够精细，就可以极大程度上优化程序的运行效率，同时保证易用性和安全性。此外，C 还是各大操作系统底层开发的语言，因此其地位难以替代。

而 C++ 填补了编程领域的重要生态位：需要同时有效使用硬件、提高性能和管理高复杂性的程序。

C++ 的宗旨（Zero−Overhead）：

  • 你不用的就不用为此付出代价； What you don′t use, you don′t pay for.
  • 你用的就不可能自己手写出更好的。 What you do use, you couldn′t hand−code any better.​

更详细地， C++ 的宗旨还包括：

  • 不限制程序员的风格；
  • 注重分划（compartmentalization）；
  • 充分相信程序员，交由程序员全权控制；
  • 在编译时加强安全检查；
  • 问题驱动：C++ 是由解决现实中的问题来驱动的；
  • 简单、高效（Zero−Overhead）、稳定；
  • 不专家化：并不只满足专家的需求；
  • 不模仿、不迷信理论、不轻易变革（即：不随波逐流）。

C 和 C++ 的关系 ​

  • 超集关系
  • 编程技巧相同
  • 时空开销相同

程序设计 ​

编程是科学和艺术的结合。

程序设计范式一般有两类：

  • 面向步骤：基于步骤和调用的概念。偏向图灵机的思想。
  • 面向对象：引入概念和模型来刻画现实中人与世界交互的现象。特点是封装和继承。
  • 函数式：由微小且有用的函数聚集起来，合成最终的结果。
  • 逻辑式：根据公理和推导规则进行推理，回应用户的询问。
  • 并发编程：使程序可以分发到独立的个体上运行。如多线程和并发计算等。
  • 泛型编程：将常用的数据结构和算法进行抽象，设计出效率高、可重用的库。

一般来说，一种程序设计语言可能包含多种程序设计范式。

面向对象程序设计的历史 ​

  • Simula 67​：面向对象的开山之作，引入了“类”和“对象”的概念，，但性能太差，不适合实际使用。
  • Smalltalk：将“万物皆对象”的理念推向极致，将数据和功能均封装在对象内，所有操作都是对象间的消息传递。
  • C++：继承了 Simula 的类、继承、多态等特性，同时保持了 C 语言的效率和灵活性。
  • Java：通过 Java 虚拟机（JVM）实现了跨平台的应用开发，并推动了规范化的面向对象程序设计。

C++ 的家谱图 ​

C++ 的诞生 ​

  • 1979 年（史前）：研究分布式系统的系统软件组织。实现有 Simula ，可读性与层次性强但性能较差；BCPL，调试和 debug 困难；C with class，兼容 C，且由于使用了 C​ 的链接器，效率大大提高。
  • 1983 年：C++ 诞生。当时的硬件和 OS 运行环境以及产业界和大学的用户资源影响了语言设计的因素。
  • ANSI 和 ISO：抽象类、多重继承、异常和模板加入。
  • C++ 98：C++ 的第一个 ISO 标准。
  • C++14/17/20：持续进化，更多库的加入，更多常用操作提供语法支持。

C++ 的语言特性 ​

  • 静态、强类型
  • OOP
  • 泛型编程
  • 异常处理