基于C语言上，面向对象语言：C++基础（学完C语言后再看）

大家好，这里是彩妙呀~

当你熟练掌握C语言后，你就可以进入C++的世界啦。而C++并非一门全新的语言，他是C语言的自然演进与扩展，它在保留C语言高效、灵活特性的基础上，引入了**面向对象编程（OOP）**的核心思想。所以，C++不仅仅是一门"C语言+面向对象"的语言，它更是一种编程思维的转变------从过程式编程转向面向对象的设计理念。

在C++中，你将接触到诸多C语言中没有的特性：

命名空间解决命名冲突问题
引用提供更安全的别名机制
输入输出流库简化I/O操作
函数重载提升代码可读性
类、继承、多态等面向对象的核心概念

这些特性使C++成为开发大型、复杂、可维护软件系统的理想选择。

本教程将帮助你从C语言的熟练使用者，顺利过渡到C++的高效开发者。彩妙不会从最基础的语法开始，而是聚焦于C++特有的、能够显著提升编程效率和代码质量的特性，让你能够快速上手并体会到C++带来的编程体验提升。

C++发展历史

C++起源于1979年，由Bjarne Stroustrup（本贾尼·斯特劳斯特卢普）在贝尔实验室开发。面对软件开发任务（如模拟和操作系统），他认识到C语言在表达能力、可维护性和可扩展性方面的不足。

Bjarne Stroustrup c++之父-百度百科

1983年，Stroustrup在C语言基础上添加了面向对象特性，包括类、封装和继承等核心概念，并正式命名为C++。该语言为面向对象编程奠定了基础。

随后几年，C++在学术界和工业界应用迅速扩展。大学和研究机构将其作为教学工具，企业也开始在产品开发中采用。同时，C++的标准库和模板等特性得到完善。

1989年，C++标准化工作启动，由ANSI和ISO联合委员会负责。1994年，委员会提出首个标准化草案，并决定纳入STL（Standard Template Library）。STL由惠普实验室开发，扩展了C++的功能，但延缓了标准化进程。

1997年11月14日，委员会通过最终草案。1998年，C++的ANSI/ISO标准正式发布。

C++的版本更新

版本	年份	主要内容
C++98	1998	作为C++的首个标准化版本，引入了标准模板库（STL），支持容器（如`vector`、`list`）、算法（如`sort`、`find`）和迭代器，显著提升了语言的功能性和易用性。
C++03	2003	主要对C++98进行错误修正和功能微调，并引入技术报告1（TR1），提供`shared_ptr`、`unordered_map`等实用组件，为后续版本奠定基础。
C++11	2011	重大更新版本，新增lambda表达式、自动类型推导（`auto`）、范围`for`循环、移动语义、右值引用、标准线程库（`<thread>`）和智能指针（如`unique_ptr`、`shared_ptr`），大幅提升现代化水平和编程效率。
C++14	2014	对C++11的增强与优化，引入泛型lambda、返回类型后置、二进制字面量、`std::make_unique`等特性，进一步完善核心功能。
C++17	2017	新增`if`和`switch`初始化器、结构化绑定、`std::variant`、`std::optional`、`std::any`及文件系统库（`<filesystem>`），强化语言表达能力和标准库功能。
C++20	2020	里程碑式更新，引入协程、概念（`concepts`）、模块、范围、三路比较等特性，为现代化编程提供强大支持。
C++23	2023	进一步完善现有特性，新增`if consteval`、`std::expected`、`std::flat_map`等，提升编译时表达能力和标准库实用性。
C++26	2026	目前处于制定阶段，特性尚未确定，预计在先前版本基础上引入新语言特性和标准库功能，持续优化现代化水平和编程体验。

C++参考⽂档：
早期C++参考网站，内容较陈旧
当前主流选择:
社区维护的最新、最全面的C++参考文档(英文)
社区维护的最新、最全面的C++参考文档（中文)

C++的重要性

编程语⾔排⾏榜

TIOBE排行榜通过统计互联网上有经验的程序员、课程和第三方厂商的数量，并利用搜索引擎（如Google、Bing、Yahoo!）以及Wikipedia、Amazon、YouTube和Baidu（百度）等平台的数据，来生成编程语言的排名。该排行榜仅反映编程语言的受欢迎程度，不能用于评价一门语言的优劣，也不能说明其编写的代码总量。

TIOBE 指数 2025 年 10 月排行榜公布

C++在⼯作领域中的应⽤

C++凭借其高性能、内存控制能力和跨平台特性，已成为众多关键领域的核心开发语言，广泛应用于以下场景：

1. 大型系统软件开发

C++是构建底层系统软件的首选语言，包括编译器（如GCC、Clang）、数据库系统（如MySQL、PostgreSQL）、操作系统（如Linux内核部分模块）和浏览器引擎（如Blink、Gecko）等。

2. 音视频处理

C++是音视频处理领域的绝对主力，主流开源库如FFmpeg、WebRTC、Mediasoup和ijkplayer均基于C++开发。音视频编解码、流媒体传输和实时通信等核心技术均依赖C++的高性能特性。

3. PC客户端开发

在Windows桌面应用开发中，C++与QT框架的组合是主流技术栈。QT作为跨平台GUI框架，使开发者能够高效构建高性能桌面应用，如WPS Office等商业软件。

4. 高性能服务端开发

在对性能要求严苛的场景中，C++成为服务端开发的首选，尤其适用于：

游戏后端服务（高并发、低延迟）
流媒体服务（如视频点播、直播平台）
量化高频交易系统（毫秒级响应需求）

5. 游戏引擎开发

几乎所有主流游戏引擎均采用C++开发，如Unreal Engine 4/5、Cocos2d-x和Godot。游戏开发需要扎实的C++基础、数据结构知识，并深入理解图形学和引擎架构。

6. 嵌入式系统开发

C++在嵌入式领域应用广泛，涵盖：

嵌入式应用开发（智能手环、智能音箱、车载系统）
嵌入式驱动开发（硬件抽象层、设备驱动）
机器人控制（扫地机器人、无人机等）

7. 机器学习底层开发

机器学习框架的底层实现（如TensorFlow、PyTorch的核心计算库）主要采用C++编写，上层接口则通过Python封装。若需参与框架开发或性能优化，C++是必备技能。

8. 测试与工具开发

在软件质量保障领域，C++常用于开发高性能测试工具：

自动化测试框架（如基于C++的测试工具）
性能测试工具（高吞吐量测试场景）
测试基础设施开发（如测试执行平台）

C++学习建议和书籍推荐

C++学习难度

C++的学习曲线确实较为陡峭，但通过科学的方法和持续的实践，完全可以掌握这门强大的语言。

学习建议

循序渐进，打好基础：不要急于学习模板元编程等高级特性，前3个月应专注于基础语法、指针和内存管理。C++的"指针"和"内存管理"是两大核心难点，建议通过小项目反复练习。
实践优先：每天至少编写50行代码，坚持6个月以上。不要只看不写，通过实践才能真正理解概念。从简单的命令行工具开始，逐步过渡到更复杂的项目。
善用现代C++特性：从C++11开始，C++提供了大量现代化特性（如智能指针、lambda表达式），这些能显著提高代码质量和开发效率。不要被"传统C++"的写法束缚。
善用调试工具：掌握GDB或IDE内置调试器，学会通过调试器观察程序执行状态，这是排查复杂问题的关键技能。
加入学习社区：加入C++学习社群（如Stack Overflow的C++标签、GitHub上的C++开源项目），与他人交流能解决很多困惑，也能获得持续学习的动力。

经典书籍推荐

《C++ Primer》（第5版） - 基础语法和面向对象编程的最佳入门书籍，内容全面，适合系统学习。
《Effective C++》（第3版） - "C++圣经"之一，提供50个具体建议，帮助你写出更高效、更安全的C++代码。
《C++标准库》（第2版） - 深入理解STL的实用指南，对使用标准库非常有帮助。
《C++11/14/17/20新特性》 - 专注于现代C++特性的实用指南，帮助你快速掌握C++的现代化写法。
《C++并发编程实战》 - 专门讲解多线程和并发编程的权威书籍，对高性能服务端开发至关重要。

避坑指南

避免过早接触高级特性：在掌握基础之前，不要深入模板元编程或复杂的内存管理技巧。
不要依赖IDE自动补全：理解语言本质比依赖IDE更关键。
重视代码风格：C++的代码风格对可读性和维护性影响巨大，建议遵循Google C++风格指南。
选择合适的工具链：统一使用VS2022或CLion等现代IDE，避免环境配置带来的额外困扰。

我们第一个C++程序

C++兼容C语⾔绝⼤多数的语法，所以C语⾔实现的hello world依旧可以运⾏，C++中需要把定义⽂件代码后缀改为.cpp，vs编译器看到是.cpp就会调⽤C++编译器编译，linux下要⽤g++编译，不再是gcc。

cpp 复制代码

//c语言写法
#include<stdio.h>

int main()
{
printf("hello world\n");
return 0;
}

//c++写法

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
cout << "hello world\n" << endl;
return 0;
}

这里我们可以发现：库与输出函数不一样，并且还有 using namespace std 这条新语句。下面，我会带着大家来了解一下学习c++时，对C语言的变化以及新玩意吧。

命名空间：namespace

为什么需要命名空间？

在C语言中，我们通常会把所有的标识符（变量，函数，类型等等）都定义于全局命名空间中，这样就会有一个问题：命名冲突。

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <第一个库>
#include <第二个库>

//  两个库均有fun1（）



int main()
{
    fun1（）;    //在此处调用就会有歧义，

return 0;
}

在c++中，为了避免这个问题，就引入命名空间这个机制：为标识符提供了一个逻辑上的"容器" ，就像给不同的代码**"打包"，**避免了名称冲突。

命名空间的基本语法

命名空间，本质上是一个域。而定义一个命名空间，实际上就是定义一个域名：namespace本质是定义出⼀个域，这个域跟全局域各⾃独⽴，不同的域可以定义同名变量。学习过C语言的都知道，函数，变量都有自己的生命周期，在域中被使用，随着域的消亡而消亡。所以，在C++中域有函数局部域，全局域，命名空间域，类域。

域影响的是编译时语法查找⼀个变量/函数/ 类型出处(声明或定义)的逻辑，所有有了域隔离，名字冲突就解决了。局部域和全局域除了会影响编译查找逻辑，还会影响变量的⽣命周期，命名空间域和类域不影响变量⽣命周期。

定义命名空间，需要使⽤到namespace关键字，后⾯跟命名空间的名字，然后接⼀对{}即可，{}中即为命名空间的成员。命名空间中可以定义变量/函数/类型等。

cpp 复制代码

#include <iostream>
// 定义一个名为MyLib的命名空间
namespace MyLib {
    int value = 10;
    
    // 定义一个类
    class MyClass {
    public:
        void print() { 
            std::cout << "Hello from MyLib!" << std::endl; 
        }
    };
    
    // 定义一个函数
    void greet() {
        std::cout << "Welcome to MyLib!" << std::endl;
    }
}

int main()
{
//访问命名空间中的成员


// 1. 完全限定名（推荐在头文件中使用）
MyLib::value = 20;
MyLib::MyClass obj;
obj.print();

// 2. using声明（引入单个标识符）
using MyLib::MyClass;
MyClass obj2;
obj2.print();

// 3. using指令（引入整个命名空间，推荐在.cpp文件中使用）
using namespace MyLib;
greet(); // 不需要MyLib::前缀

}

命名空间的核心用途

避免名称冲突（核心价值）

就如我上述所说：命名空间最主要解决的是相同标识符所引发的问题，使用命名空间就很有效避免这一问题

cpp 复制代码

// 同名函数，但属于不同命名空间


// 文件1：my_math.h
namespace Math {
    int add(int a, int b) { return a + b; }
}

// 文件2：my_string.h
namespace String {
    int add(int a, int b) { return a + b; } 
}

// 文件3：main.cpp
#include "my_math.h"
#include "my_string.h"

int main() {
    Math::add(10, 20);    // 10+20=30

    String::add(5, 15);   // 5+15=20
    return 0;
}

组织代码（提高可读性）

将相关功能的代码组织在一起，使代码结构更清晰：

cpp 复制代码

namespace Graphics {
    namespace Rendering {
        void renderScene();
    }
    
    namespace Input {
        void handleInput();
    }
    
    namespace Geometry {
        class Vector3D { /* ... */ };
    }
}

在未来工作中，通常情况下会分配组员与组长，那么可能会出现一种需求不同实现的情况。在这里，命名空间就起到非常大的作用：在特定的情况来使用特定的解决方案，即使会出现标识符相同，也可以通过命名空间来让人与编译器识别开。

而是域展开，则需要使用using 来使域扩充为全局域（C++标准库的所有内容都定义在std命名空间中，而为了方便，则使用using namespace std来使这个域展开）。

命名空间的高级特性

嵌套命名空间

cpp 复制代码

namespace Company {
    namespace Product {
        namespace Version {
            const int VERSION = 1;
        }
    }
}

// 使用
int version = Company::Product::Version::VERSION;



//C++17简化了嵌套命名空间的语法
namespace Company::Product::Version {
    const int VERSION = 1;
}

未命名命名空间

cpp 复制代码

namespace {
    int secret_value = 42; // 仅在当前文件可见
}

// 在其他文件中无法访问secret_value

合并同名命名空间

C++允许在多个文件中声明同一个命名空间，编译器会自动合并它们：

cpp 复制代码

// file1.h
namespace App {
    void init();
}

// file2.h
namespace App {
    void shutdown();
}

// file3.cpp
#include "file1.h"
#include "file2.h"

void App::init() { /* ... */ }
void App::shutdown() { /* ... */ }

C++输⼊&输出

在写我们第一个程序时，会注意到：头文件变成了<iostream>，那么，这个库就是C++的标准输入输出流：Input Output Stream 的缩写。他定义了标准的输入与输出对象。

std::cin就是istream类的对象，它主要⾯向窄字符（narrow characters (of type char)）的标准输
⼊流。对标C语言的scanf（）函数，但与scanf（）相比，cin使用更加丝滑：

cpp 复制代码

  int i;
  float fl;
  char* str;

  scanf("%d %f %s ", &i ,&fl, &str);


  std::cin >> i >> fl >> str;

std::cout就是ostream类的对象，它主要⾯向窄字符的标准输出流。对标C语言的printf（）函数，但与printf（）相比，cout使用更加顺畅：

cpp 复制代码

  int i;
  float fl;
  char* str;

  scanf("%d %f %s ", &i ,&fl, &str);


  std::cin >> i >> fl >> str;


prinft("%d %f %s",i ,fl ,str);

cout << i << fl <<str;

std::endl 是⼀个函数，流插⼊输出时，相当于插⼊⼀个换⾏字符加刷新缓冲区。

注意：

C++的输⼊输出可以⾃动识别变量类型

使用cin来写入数据时，要使用 >> ，cout要使用 << ：<< 是流插⼊运算符，>> 是流提取运算符。（C语⾔还⽤这两个运算符做位运算左移/右移）

cout/cin/endl等都属于C++标准库，C++标准库都放在⼀个叫std(standard)的命名空间中，所以要通过命名空间的使⽤⽅式去⽤他们。而在⼀般⽇常练习中我们可以using namespace std，实际项⽬开发中不建议using namespace std。

这⾥我们没有包含<stdio.h>，也可以使⽤printf和scanf，在包含<iostream>间接包含了。vs系列编译器是这样的，其他编译器可能会报错。
IO流涉及类和对象，运算符重载、继承等很多面向对象的知识，这些知识我们还没有讲解，所以这
⾥我们只能简单认识⼀下C++ IO流的⽤法，后⾯彩妙会有专⻔的⼀篇博客来细节IO流库。

本篇博客在这里就结束啦，后续彩妙会继续给大家讲解有关C++一些新特性，以及其最重要的使用：面向对象，stl模版的使用以及封装继承多态等。关注彩妙，获取更多优质好文吧~

基于C语言上，面向对象语言：C++基础（学完C语言后再看）

目录

C++发展历史

C++的版本更新

C++的重要性

编程语⾔排⾏榜

C++在⼯作领域中的应⽤

1. 大型系统软件开发

2. 音视频处理

3. PC客户端开发

4. 高性能服务端开发

5. 游戏引擎开发

6. 嵌入式系统开发

7. 机器学习底层开发

8. 测试与工具开发

C++学习建议和书籍推荐

C++学习难度

学习建议

经典书籍推荐

避坑指南

我们第一个C++程序

命名空间：namespace

为什么需要命名空间？

命名空间的基本语法

命名空间的核心用途

避免名称冲突（核心价值）

组织代码（提高可读性）

命名空间的高级特性

嵌套命名空间

未命名命名空间

合并同名命名空间

C++输⼊&输出