C++ 波澜壮阔 40 年：从 C with Classes 到现代 C++ 的进化史诗

Ne0inhk

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C++ 波澜壮阔 40 年：从 C with Classes 到现代 C++ 的进化史诗


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引言

结束了C语言的学习，我们开始探索C++这门更强大的编程语言。C++在C语言的基础上发展而来，既保留了其高性能特性，又增加了面向对象和泛型编程等现代化功能。

经过数十年发展，C++通过命名空间解决了标识符冲突问题，提供了丰富的标准模板库，C++11及后续标准更带来了革命性改进。

本文将介绍C++的发展历程、推荐学习资源，并解析核心概念，帮助大家顺利开启C++学习之旅。

一、波澜壮阔的C++“发家”历史

纵观C++“发家”史，可谓波澜壮阔，总的可以从以下几个关键发展节点进行概括：

1. 1 C with Classes (1979-1983)-起源

  • “C++之父”：本贾尼·斯特劳斯特卢普
  • 开创初衷： 在C语言的高效和底层控制能力基础上，通过增加面向对象和泛型编程等机制，来应对大规模软件工程的复杂性。

关键特性： 主要引入了类、基本继承、内联函数和访问控制等核心概念。

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1.2 早期发展：C++的"++"从何来(1983-1989)

  • 正式命名：1983年，语言正式更名为C++。"++"是C语言的自增运算符，象征着对C语言的超越。
  • 语言丰富特性： 增加了虚函数、函数和运算符重载、引用、常量等，奠定了其特色功能。
  • 走向世界： 1985年，本贾尼发布经典著作《The C++ Programming Language》，同年首个商业C++编译器 C Front 发布，推动了语言的普及。

1.3 标准化与成熟(1990-1998)

  • 标准启动： 为避免不同编译器可能导致的分裂，ANSI和ISO于1990年联合开始可C++的标准化进程。
  • STL的融合： 标准模板库(STL)被纳入标准草案。STL提供了泛型的容器、迭代器和算法，极大提升了代码的复用性和表现力。
  • 首个国际标准：C++98于1998年正式发布。它统一了语言规范，确立了模板、异常处理等现代特性，这标志着C++成为一个成熟、稳定的工业级语言。

1.4 现代化浪潮（2011-至今）

  • 里程碑： C++11，被视为现代C++的开端，是一次翻天覆地的更新。
  • 持续演化：
    • C++14：对C++11的小幅度增强和缺陷修复，被叫做“完整版的C++11”；
    • C++17：引入更多的实用特性，如结构化绑定、std::filesystem、std::variant等；
    • C++20：C++的一次飞跃，引进了模板、概念、协程等改变编程范式的强1大特性；
    • C++23：对C++20的进一步完善，增加了更多的标准库支持和语言特性。
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二、推荐C++学习参考网站、好用书籍

首当其冲的就是几个的C++学习网站，在以后的学习中都会用到。

  1. https://legacy.cplusplus.com/reference/
    要注意，这个网站不是C++的官方网站，此网站已经停止更新，其中C++标准只更新到了C++11。但是网站内容的呈现是以头文件的形式，比较容易使用。
  2. https://zh.cppreference.com/w/cpp
  3. https://en.cppreference.com/w/
    第2、3两个网站是当前C++官方维护的网站。一个是中文版、一个是英文版，相较于第一个网站不容易看懂。（可惜的是，中文版网站失效了，就只剩下英文版网站了……）

C++学习书籍推荐：
–在这里推荐三本书籍。

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  • 《C++ Primer》
    是一本系统讲解C++语法的权威著作，被人们誉为C++程序员的语法宝典。本书适合编程的各个阶段进行阅读：学习初期，可以作为入门的一个引导，虽然大部分内容都很抽象，难以理解，能看懂多少算多少，不强求；中后期则是作为语法字典，可以随时翻阅查找不懂得语法，提升编程能力。
  • 《STL源码剖析》
    这本是可是由侯捷老师编著的经典之作，深入剖析了C++的标准模板库和源码实现，从底层的角度揭示STL的设计精髓。阅读这本书让人体会到工程级别的代码封装与设计思想。当然，推荐在有了一定的C++基础后再阅读，来拓宽视野，避免闭门造车。
  • 《Effective C++》
    由侯捷老师翻译的经典之作，在C++社区有这样一句话：“C++程序员分为读过这本书的和没有读过的”。书中提炼了55条高效使用C++的使用准则，建议在学习的中后期再翻阅。另外，再工作1~2年后重新阅读，届时结合着工作经验，相信会有额外的收获。

三、梦开始的地方：C++的第一个程序

最开始学习C语言，我们是从"hello world"启程：

#include<stdio.h>intmain(){printf("Hello World\n");return0;}

那么也来试着使用C++输出"hello world"吧。

#include<iostream>usingnamespace std;intmain(){ cout <<"Hello World"<< endl'\n'; cout <<"Hello World"<< endl'\n';return0;}
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虽然C++兼容C语言的大部分语法，C语言形式的"hello world"仍然可以运行，但是C++作为C语言的升级版本，有着自己的一套输入输出。

在上面代码中，像std、cout、namespace现在肯定是不懂的，但别急，很快学到。

3.1 “我”作先锋：namespace的意义

要知道，C/C++中，存在着大量的变量、函数，当然还有后面要学习的类，这些都是需要进行命名的并且作用在全局作用域中，势必会有一些名称冲突。
关键字namespace就是来解决这个问题的：利用命名空间对标识符的名称进行本地化，很好的避免了命名冲突。

提一嘴：命名冲突在C语言的程序中非常普遍
#include<stdio.h>#include<stdlib.h>//命名冲突int rand =100;//全局变量intmain(){printf("%d\n", rand);return0;}

报错： 错误C2365 “rand” : 重定义；以前的定义是“函数”。

这是因为我们包含了头文件<stdlib.h> ，头文件有函数rand，全局变量rand命名就冲突了。

3.2 namespace的定义

  • 关键字namespace用来定义命名空间，后面跟名称，再加一对’{ }‘。’{ }'中放置命名空间的成员，空间可以定义变量、函数、类型……
//命名空间使用#include<stdio.h>#include<stdlib.h>// bit是命名空间的名字，⼀般开发中是⽤项⽬名字做命名空间名。namespace Tong {// 命名空间中可以定义变量/函数/类型int rand =10;intAdd(int left,int right){return left + right;}structNode{structNode* next;int val;};}intmain(){//默认访问的是全局的rand函数指针printf("%p\n", rand);//指定bit命名空间中的randprintf("%d\n", Tong::rand);return0;}
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注意：

  1. 命名空间的’{ }'后面没有分号 ’ ; '。
  2. 编译器默认查找规则是先局部再全局。
  3. 访问命名空间成员用到了域作用限制符'::'，用来指定作用域。
  • namespace实质上是定义出一个域，并且与全局作用域各自独立。已经，不同的域可以定义相同的变量，那么命名空间的rand就不冲突了。
  • 在C++，有函数局部域、全局域、命名空间域、类域。作用域确定了编译器如何查找一个标识符（变量、函数、类型）的声明、出处。 经过域的隔离，命名冲突就解决了。局部域、全局域出了会影响编译查找逻辑，还会影响变量的生命周期，但是命名空间域、类域不会。
namespace Tong {int a =1;}int a =2;intmain(){int a =3;//访问局部域printf("%d\n", a);//访问全局域，域作用限制符左侧空白表示：全局域printf("%d\n",::a);//访问命名空间域printf("%d\n", Tong::a);return0;}
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  • namespace只能定义在全局，可以嵌套定义。
// 命名空间可以嵌套namespace Tong {namespace Chen {int rand =1;intAdd(int left,int right){return left + right;}}namespace jia {int rand =2;intAdd(int left,int right){return(left + right)*10;}}namespace tong {int rand =3;intAdd(int left,int right){return(left + right)*10;}}}intmain(){printf("%d\n", Tong::Chen::rand);printf("%d\n", Tong::jia::rand);printf("%d\n", Tong::tong::rand);return0;}
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  • 工程中多个文件定义的同名namespace，会默认为一个（合并）。
  • C++标准库都放在std(stander)的命名空间中。

3.3 命名空间的使用

编译查找一个变量的声明/定义，默认在局部或者全局找，不会到命名空间域中查找。所以有 3 种使用命名空间中的成员的方法：

  1. 指定命名空间访问，在大型项目中推荐，虽然有点麻烦。
  2. using将命名空间的某个成员暴露在全局中，在项目中经常要访问并且不冲突的成员推荐。
  3. 将空间中全部成员暴露在全局中，但是风险大，日常的练习可以，项目中不推荐。
  • 指定命名空间访问：
#include<stdio.h>namespace She {int a =0;int b =1;}//指定命名空间using She::a;intmain(){int b =2;printf("%d\n", She::b);return0;}
  • 命名空间中指定成员展开：
#include<stdio.h>namespace She {int a =0;int b =1;}//命名空间中指定成员展开using She::a;intmain(){printf("%d\n", a);return0;}
  • 展开全部成员：
#include<stdio.h>namespace She {int a =0;int b =1;}//展开全部usingnamespace She;intmain(){printf("%d\n", a);printf("%d\n", b);return0;}

总结

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结语：

C++并非要取代C语言，而是在其基础上进行全面升级和扩展。它完整保留了C语言的高效性和底层控制能力，同时引入了面向对象编程、泛型编程等现代化特性，让我们能够应对更复杂的软件开发需求。
C++的学习是一个循序渐进的过程。建议从基础语法开始，逐步深入理解面向对象思想，最后掌握模板和现代C++特性。多动手实践，结合实际项目，才能真正领略C++的强大威力。

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