从零开始学 C++｜系列开篇：从 C 到 C++ 的衔接之路

前言

之前在更新C语言的博客，学校C++课程这学期已经开始了，当然，我在3月3号已经提前练习了基础代码Luminous/Luminousbegin，下面我也要开始更新C++的博客了，请大家多多支持。

这既是给自己的学习留个脚印，也希望能帮到和我一样，刚学完 C 语言、正在跟着学校课程入坑 C++ 的同学。

一、为什么我跟着学校课学，还要自己写练习？

这学期学校正式开了 C++ 程序设计课，但我发现：

• 学校课上的例子比较简单，光听不写很容易忘，必须自己动手敲一遍才能真正理解
• 最重要的是：我发现C++ 的核心其实就是 C 语言的升级版，之前写 C 语言通讯录、顺序表、链表打下的基础，完全可以无缝衔接过来

比如大家常说的 C++ 类class，在我看来本质就是 C 语言结构体struct的 "超级加强版"------C 的结构体只能存数据，而 C++ 的类既能存数据，又能把操作数据的函数也包进去，这不就是我们写数据结构时一直想做的事吗？

先把 C 语言的数据结构练熟了，再回头学 C++ 的面向对象，反而更容易理解它为什么要这么设计。

二、先搞懂：C++ 到底是什么？

2.1 C++ 的诞生与发展

C++ 是由本贾尼・斯特劳斯特卢普（Bjarne Stroustrup）在 1979 年于贝尔实验室设计的，最初叫 "带类的 C"，1983 年正式命名为 C++。

它的设计初衷就是在 C 语言的基础上，增加面向对象编程的特性，解决 C 语言在大型复杂软件开发中表达能力、可维护性不足的问题。

2.2 C++ 的主要版本

C++ 的标准一直在更新，每个版本都带来了新的特性，我们现在学习主要用 C++11 及以上的版本：

版本	发布时间	核心特性
C++98	1998 年	第一个官方标准，引入 STL 标准模板库
C++11	2011 年	革命性更新，lambda、右值引用、智能指针、线程库
C++14	2014 年	对 C++11 的完善和扩展
C++17	2017 年	结构化绑定、文件系统库
C++20	2020 年	协程、概念、模块化

这里插个有趣的瓜：C++23 本来计划加入网络库，结果因为标准委员会内部关于 senders/receivers 的争论，最终推迟到了 C++26，网上吐槽说 "等 C++ 网络库出来，我都退休了"。

2.3 C++ 和 C 的关系

• 完全兼容：绝大多数 C 代码可以直接在 C++ 编译器下运行
• 向下兼容：C 的所有语法在 C++ 中都能用
• 扩展增强：在 C 的基础上增加了面向对象、泛型编程、异常处理等特性
• 适用场景：C 更适合底层、性能要求极高的场景；C++ 更适合大型复杂项目的开发

三、我的第一批 C++ 练习

3.1 Cpp start：第一个 C++ 程序

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    cout << "Hello world!" << endl;
    return 0;
}

知识点详解：

1. #include<iostream>：引入 C++ 标准输入输出流头文件，对应 C 语言的stdio.h
2. using namespace std;：展开标准命名空间，这样就不用写std::cout了
3. cout：标准输出对象，对应 C 语言的printf
4. <<：流插入运算符，自动识别变量类型，不用手动指定格式符
5. endl：输出换行并刷新缓冲区，对应 C 语言的'\n'
6. C++ 程序的后缀是.cpp，用 g++ 编译器编译，而不是 gcc

3.2 namespace_test：命名空间

namespace Luminous//单命名空间
{
    void sayHello()
    {
        cout<<"Hello Luminous!"<<endl;
    }
}

namespace working//命名空间的嵌套
{
    namespace Luminous
    {
        void sayHello()
        {
            cout<<"Hello working Luminous!"<<endl;
        }
    }
    int a = 10;
}

int main()
{
    Luminous::sayHello();//调用单命名空间中的函数
    working::Luminous::sayHello();//调用嵌套命名空间中的函数
    cout << "a的值为：" << working::a << endl;
    return 0;
}

知识点详解：

1. 为什么需要命名空间？

   • 解决 C 语言中全局变量、函数的命名冲突问题
   • 比如 C 语言标准库有个rand()函数，如果你自己也定义一个rand变量，就会编译报错
   • 命名空间相当于给变量、函数套了个 "盒子"，不同盒子里的同名变量不会冲突

2. 命名空间的三种使用方式：

   • 方式 1：命名空间名::成员名（推荐，最安全）
   • 方式 2：using 命名空间名::成员名（展开单个成员）
   • 方式 3：using namespace 命名空间名（展开整个命名空间，小练习方便，大项目不推荐）

3. 命名空间的特性：

   • 可以嵌套定义
   • 多个文件中定义的同名命名空间会自动合并
   • C++ 标准库的所有内容都放在std命名空间中

3.3 C++ 输入输出

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a;
    double b;
    char c;
    cin >> a >> b >> c; // 连续输入多个变量，自动识别类型
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;
    cout << "c = " << c << endl;
    return 0;
}

知识点详解：

1. cin：标准输入对象，对应 C 语言的scanf
2. >>：流提取运算符，同样自动识别变量类型
3. 对比 C 语言的优势：
   • 不用记%d、%lf、%c等格式符，不容易写错
   • 可以连续输入输出多个变量，代码更简洁
   • 支持自定义类型的输入输出（后面学类的时候会用到）

3.4 缺省函数：

int add1(int a, int b = 10)//半缺省参数，b的默认值为10
{
    return a + b;
}

int add2(int a = 50, int b = 20)//全缺省参数，a和b都有默认值
{
    return a + b;
}

int main()
{
    cout<<"sum1="<<add1(10) << endl; // 只传a，b用默认值10，输出20
    cout << "sum2=" << add1(10, 20) << endl; // 传两个参数，用传入的值，输出30
    cout << "sum3=" << add2() << endl; // 都不传，用默认值50+20=70
    cout << "sum4=" << add2(5,10) << endl; // 传两个参数，输出15
    return 0;
}

知识点详解：

1. 什么是缺省参数？

   • 声明或定义函数时，给参数指定一个默认值
   • 调用函数时，如果没有传这个参数，就用默认值；如果传了，就用传入的值

2. 缺省参数的规则：

   • 半缺省参数必须从右往左依次连续缺省，不能间隔跳跃
   • 函数调用时，实参必须从左往右依次传递，不能跳跃
   • 函数声明和定义分离时，缺省参数只能写在声明中，不能同时写在声明和定义里

3. 作用：

   • 简化函数调用，不用为了不同的参数个数写多个重载函数
   • 提高代码的灵活性

3.5 函数重载 test：函数重载

int Add(int a, int b)//函数重载1：int类型
{
    return a + b;
}

double Add(double a, double b)//函数重载2：double类型
{
    return a + b;
}

int main()
{
    int a = 10, b = 20;
    int sum1 = Add(a, b);
    cout << "sum1 = " << sum1 << endl; // 输出30
    
    double c = 15.5, d = 25.6;
    double sum2 = Add(c, d);
    cout << "sum2 = " << sum2 << endl; // 输出41.1
    return 0;
}

知识点详解：

1. 什么是函数重载？

   • C++ 允许在同一作用域中定义多个同名函数
   • 要求这些函数的形参列表不同（参数个数不同、参数类型不同、参数类型顺序不同）
   • 编译器会根据实参的类型和个数，自动匹配对应的函数

2. 注意：

   • 返回值不同不能作为函数重载的条件（因为调用时无法区分）
   • 缺省参数可能导致函数重载产生歧义（比如两个函数都能匹配同一个调用）

3. C 语言为什么不支持函数重载？

   • C 语言编译后，函数名就是原来的名字，比如Add编译后还是_Add
   • C++ 编译后，函数名会包含参数类型信息，比如int Add(int,int)编译后变成_Add_int_int
   • 这样不同参数的同名函数，编译后的名字就不一样了，不会冲突

3.6 引用 test：引用

// 传值：不能交换，因为传的是副本
void change1(int c, int d)
{
    int a = c;
    c = d;
    d = a;
}

// 引用传参：可以交换，传的是变量本身
void change2(int& c, int& d)
{
    int a = c;
    c = d;
    d = a;
}

// 指针传参：可以交换，传的是变量的地址
void change3(int* c, int* d)
{
    int a = *c;
    *c = *d;
    *d = a;
}

int main()
{
    int a = 10, b = 20;
    change1(a, b);
    cout << "change1后：a = " << a << ", b = " << b << endl; // 不变
    
    int c = 10, d = 20;
    change2(c, d);
    cout << "change2后：c = " << c << ", d = " << d << endl; // 交换成功
    
    int e = 10, f = 20;
    change3(&e,&f);
    cout << "change3后：e = " << e << ", f = " << f << endl; // 交换成功
    return 0;
}

知识点详解：

1. 什么是引用？

   • 引用不是新定义一个变量，而是给已存在的变量取一个别名
   • 编译器不会为引用变量开辟内存空间，它和引用的变量共用同一块内存空间
   • 语法：类型& 引用名 = 引用对象;

2. 引用的特性：

   • 引用在定义时必须初始化
   • 一个变量可以有多个引用
   • 引用一旦引用一个实体，就不能再引用其他实体（这是和指针最大的区别）

3. 引用的使用场景：

   • 引用传参：代替指针传参，代码更简洁，不容易出错
   • 引用做返回值：减少拷贝，提高效率（后面学类的时候会详细讲）

4. 引用和指针的区别：

   • 引用是别名，不开空间；指针是存储地址的变量，开空间
   • 引用必须初始化；指针可以不初始化（但不推荐）
   • 引用不能改变指向；指针可以改变指向
   • 引用没有空引用；指针有空指针

四、学习方法和资源推荐

4.1 我的学习方法

1. 上课认真听：跟着学校老师的节奏走，先把基础概念搞懂
2. 课后必写代码：每个知识点都自己写一遍测试用例，运行出错了再去查资料
3. 写博客总结：每学完一个章节就写一篇博客，既能巩固知识，也能方便以后复习
4. 结合数据结构：用 C++ 重写之前学过的 C 语言数据结构，既能练 C++，又能加深对数据结构的理解

4.2 资源推荐

• 参考文档 ：
  • C++ 参考手册 - cppreference.com：官方中文文档，信息最全
  • Reference - C++ Reference：适合新手，内容易懂
• 书籍 ：
  • 《C++ Primer》：经典语法书，适合作为字典随时查阅
  • 《STL 源码剖析》：中后期看，深入理解 STL 的实现原理

网上流传的 "21 天精通 C++" 只是个梗，C++ 是一门需要长期学习的语言，不用追求速成，一步一个脚印就好。

最后

从 C 到 C++，不是从零开始，而是站在之前的基础上更上一层楼。如果你也刚学完 C 语言，正在学 C++，不用害怕它的语法复杂，很多东西我们其实已经在 C 语言里接触过了，只是换了一种更优雅的写法。

接下来的日子，一起加油吧！