C++简明教程(文章要求学过一点C语言)(1)

在编程语言的广阔天地里,C++ 占据着独特的位置,和 Python、Matlab 等脚本语言大不一样,它是编译型语言。

一、编译:通向高效程序的路径

C和C++ 代码得先让编译器变成汇编语言,接着再变成能直接运行的程序。这过程可不简单,编译器会施展"魔法",像把指令重新排列一下,或者把一些函数直接放到调用它的地方(这就是指令重排和函数内联),让程序跑得飞快。这就好比一辆车经过精心调校,发动机性能大幅提升。所以在系统编程、开发游戏、构建大型软件这些对速度要求极高的场景中,C++ 编译后的高效执行就派上了大用场,优势尽显。

二、编译型语言的严谨之道

C++ 在编译的时候,会把所有代码语法检查个遍,不管这段代码是不是马上就用到,都得没有一点错误才行。这和 Python 很不一样,Python 是运行到有问题的那行代码,才会告诉你出错了。C++ 这种提前检查错误的方式,就像是给代码盖房子时,先把每一块砖都检查好,保证没有裂缝。这让程序员写代码时必须格外细心,一开始就能减少很多错误,软件项目也就更稳定可靠。而且在团队一起开发软件的时候,大家把各自写的代码合到一起之前,就能发现并解决大部分问题,避免一个人的错误连累整个项目,让团队协作更顺畅。

三、C++ 与 C 语言的传承创新

C++ 是从 C 语言发展来的,它很厉害的一点就是能直接运行绝大多数 C 语言的代码,就好像是在 C 语言的大树上长出了新的枝丫。C++ 里的"class"(类)是实现面向对象编程的关键,其实它是把 C 语言里的"struct"(结构体)变得更强大了。面向对象编程就像是用积木搭房子,把现实世界的东西变成一个个对象,关心的是这些对象怎么互相配合,而不是只盯着底层的计算细节。

拿画图形来说,用 C++ 的面向对象方法,会用"class"把圆形、矩形等图形变成一个个对象。每个对象都有自己的特点(像颜色、位置、大小这些数据)和能做的事(像画出来、移动位置、改变大小这些函数)。对象的函数可以轻松地拿到对象的特点,还能改变它们。比如移动函数能改变对象的位置,要是先移动图形再填充颜色,填充的时候就会按照移动后的位置来填,这就体现了对象的特点和函数配合得很好。这样写代码,条理清楚,以后要修改或者增加功能也容易,代码的可维护性和扩展性大大提高,这就是 C++ 里"class"的巧妙之处。

总的来说,C++ 的面向对象编程重点是把对象里的函数关系理清楚,把数据和操作数据的函数放在"class"里,用对象来搭建程序,这样代码就能反复使用,也好维护和扩展。而 C 语言面向过程编程,更多是关注每个函数具体是怎么实现的。

四、C++ 的持续进化之旅

C++ 一直在跟着技术发展不断进步,出现了好几个重要版本,像 C++11、C++14、C++17 和 C++20。每个版本都有新东西和改进。

C++11 有很多新特性,比如能自动判断变量类型,循环遍历数组和容器更方便,还能写匿名函数,空指针的表示也更清楚,还有新的容器类型,让编程更轻松高效。

C++14 在 C++11 的基础上又进一步,让一些函数能在编译的时候就计算好结果,还增加了一些好用的库函数和类型,让管理内存更安全方便。

C++17 更厉害,像从复杂的数据结构里取数据变得很简单,能根据编译时的条件选择不同的代码来编译,还能避免头文件重复定义的问题,而且新的并行算法库让程序能同时干很多事,充分利用电脑的多核处理器,处理大数据和复杂计算更快。

C++20 又带来新变革,模块功能让代码组织更合理,编译更快;新的概念让模板编程更规范易懂;范围库增强后,处理数据就像流水线上作业,简洁又高效。

这些版本更新,让 C++ 在编程世界里一直保持活力,能帮程序员解决各种难题,创造出更厉害的软件。

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