C++与C语言的区别和联系,及其在不同领域的应用分析

C++以及C语言,这俩编程界所谓的"老兄弟",直至如今依旧是无数开发者争论不休的要点所在:究竟它们谁更具优势呢?实际上,去争论这个并没有什么实际意义,弄清楚它们各自所擅长的方面、在何处分道扬镳,才是你能够编写出优质程序的关键之处。

C语言:系统底层的基石

C语言在1972年于贝尔实验室诞生,是由Dennis Ritchie主导进行开发的。它在设计开始的时候就有着一个明确的目标,那就是写操作系统。在1973年,Unix系统被用C语言重新编写,此事件直接奠定了C在系统编程领域的统治地位。直至今日,Windows、Linux、macOS这些主流操作系统的内核,绝大部分代码依旧是C语言。你每日使用的电脑、手机,底层都在运行着由C语言编写的代码。

C语言具备的最大优势是其贴近硬件,它不存在复杂的运行时环境,编译之后直接生成机器码,程序员能够凭借指针直接对内存地址进行操作,在嵌入式领域,像你家用于电饭煲的控制芯片,以及汽车发动机的控制单元,这些资源有限的设备而言,C语言差不多是唯一的选择,其语法简单,学习曲线相对较为平缓,能让你清楚理解计算机底层究竟是如何开展工作的。

C++:面向对象的进化

1983年,Bjarne Stroustrup于贝尔实验室推出C++,其首个想法纯粹,即赋予C语言面向对象之能力,只因伴随软件规模增大,纯C语言之组织形式愈发难以维护,C++留存C之高效执行,同时引入类、继承以及多态此类概念,此"带着约束舞动"的方式,令大型项目之代码编排变得清晰且可控。

C++可不是单纯的"C加加"这般简单,它历经了好多回重大更新,像C++11、C++14、C++17、C++20啦,每次更新时都在引入那种现代编程范式,现下的C++支持泛型编程、函数式编程特性,标准库给出了STL容器、智能指针、多线程支持,同C语言比起来,C++能让你靠着更少的代码去达成更复杂的功能,与此同时还维持着近乎C语言的运行效率。

内存管理:手动与半自动

在C语言里,其内存管理完全依靠malloc以及free来进行,你得自行去计算所需的字节数量,还要自己去检查分配是否成功,使用完毕后必须要手动去释放。一旦要是忘记了释放,那便出现了内存泄漏的情况;要是已经释放了还继续去使用,那就是悬空指针现象。这两个问题占据了C语言程序中bug的很大一部分。在大型工程项目里,追踪内存泄漏属于极为耗时的一项工作。

C++将new与delete引入进来,只是这属于语法糖范畴,其本质并未发生改变。然而,C++给出了更为安全的解决办法,那便是RAII(资源获取即初始化)以及智能指针。借助构造函数取得资源,利用析构函数释放资源,再结合shared_ptr与unique_ptr,能够使对象生命周期实现自动管理。在C++代码当中,你绝对能够做到不书写一个delete,从而彻底规避手动内存管理所带来的风险。

标准库:工具箱的差距

C语言的标准库规模不大,主要用以供给字符串操作、数学函数、输入输出等基础功能。比如说,要是你打算实现一个动态数组,又或者是一个哈希表,在C语言环境下就得自行手写。这致使不同项目的基础代码重复进行类似工作,并且质量差异较大。C语言的字符串处理函数strcpy、strcat自身就存在安全隐患,需要开发者对缓冲区溢出格外留意。

C++的标准库强大程度远超其他,STL给出了vector、map、unordered_map、string这般容器,直接拿来用便可以,算法库涵盖了排序、查找、遍历等常见操作,文件流借由fstream予以处理,字符串借助string类无需顾虑长度,于实际开发之时,C++程序员少见需要自行去实现基础数据结构,直接调用标准库既具备安全性又拥有高效性,能够将精力聚焦于业务逻辑上面。

应用领域:各司其职

嵌入式系统开发中,C语言是王者。操作系统内核开发里,C语言也是王者。因为这些场景对运行时环境要求严格,不能有异常处理机制。不能有全 局构造器。内存必须精确控制。Linux内核代码规范禁止使用C++。硬件驱动开发处,C语言是首选。网络协议-stack使,追求极致性能和控制的地方,C语言是首选。

在游戏引擎领域,C++是主流,在大型桌面软件领域,C++是主流,在高频交易系统等领域,C++是主流。虚幻引擎5的底层是用C++写的,因为它需要管理复杂的游戏对象继承体系,因为它要保证每帧渲染的性能。办公软件像Microsoft Office,核心代码是C++,浏览器像Chrome,核心代码是C++。这些项目规模动不动就几百万行代码,面向对象的设计模式能使团队协作更顺畅。

学习路径:从C到C++还是跳过C

众多初学者在是否先研习C然后再去学习C++这件事上备受纠结困扰。从语法层面而言,C++ 事实上对绝大部分C代码予以兼容,然而先去学习C或许会致使你养成某些不良的习惯。举例来说,C语言习惯于运用指针加上长度去操控数组,而C++ 则更倾向于推荐使用迭代器以及容器。先学习C会塑造出面向过程的思维定式,当切换至面向对象时就需要再度去适应。

更便捷的途径是径直去学习C++ ,你能够先领会C++里的面向过程部分,也就是C语言的子集,接着循序渐进地引入,类、继承以及多态,最终研习模板和STL ,在这个学习进程当中,着重明白C++对照C的安全性以及抽象能力方面增进的部分,并非刻意地去学C所拥有的那些不安全的用法,像是裸指针的繁杂操作,还有宏定义的过度运用,这些在现代C++状况下都存在更妥善的替代办法。

在读罢这篇文章之后,你可曾于项目当中,因抉择C还是C++而陷入过纠结纠结呢,欢迎于评论区去分享你的亲身经历感受点滴详情,点赞转发从而让更多的开发者得以看见知晓呢。

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