基本介紹

C++（c plus plus）是一種計算機(jī)高級程序設(shè)計語言，由C語言擴(kuò)展升級而產(chǎn)生，最早于1979年由本賈尼·斯特勞斯特盧普在AT&T貝爾工作室研發(fā)。

C++既可以進(jìn)行C語言的過程化程序設(shè)計，又可以進(jìn)行以抽象數(shù)據(jù)類型為特點的基于對象的程序設(shè)計，還可以進(jìn)行以繼承和多態(tài)為特點的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計。C++擅長面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的同時，還可以進(jìn)行基于過程的程序設(shè)計。C++幾乎可以創(chuàng)建任何類型的程序：游戲、設(shè)備驅(qū)動程序、HPC、云、桌面、嵌入式和移動應(yīng)用等。甚至用于其他編程語言的庫和編譯器也使用C++編寫。

C++擁有計算機(jī)運(yùn)行的實用性特征，同時還致力于提高大規(guī)模程序的編程質(zhì)量與程序設(shè)計語言的問題描述能力。

發(fā)展歷程

1970年，AT&T貝爾實驗室的工作人員D.Ritchie和K.Thompson共同研發(fā)了C語言。研制C語言的初衷是用它編寫UNIX系統(tǒng)程序，因此，實際上C語言是UNIX的“副產(chǎn)品”。

1971年，瑞士聯(lián)邦技術(shù)學(xué)院N.Wirth教授發(fā)明了第一個結(jié)構(gòu)化的編程語言Pascal。

20世紀(jì)70年代中期，本賈尼·斯特勞斯特盧普在劍橋大學(xué)計算機(jī)中心工作。斯特勞斯特盧普希望開發(fā)一個既要編程簡單、正確可靠，又要運(yùn)行高效、可移植的計算機(jī)程序設(shè)計語言。而以C語言為背景，以Simula思想為基礎(chǔ)的語言，正好符合斯特勞斯特盧普的初衷和設(shè)想。

1979年，本賈尼·斯特勞斯特盧普到了AT&T貝爾實驗室，開始從事將C改良為帶類的C（C with classes）的工作。、1983年，該語言被正式命名為C++。

1985年、1990年和1994年，C++先后進(jìn)行3次主要修訂。

C++的標(biāo)準(zhǔn)化工作于1989年開始，并成立了一個ANSI和ISO（International Standards Organization）國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)化委員會。

1994年1月25曰，聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)化委員會提出了第一個標(biāo)準(zhǔn)化草案。在該草案中，委員會在保持斯特勞斯特盧普最初定義的所有特征的同時，還增加了部分新特征。

在完成C++標(biāo)準(zhǔn)化的第一個草案后不久，亞歷山大·斯特潘諾夫（Alexander Stepanov）創(chuàng)建了標(biāo)準(zhǔn)模板庫（Standard Template Library，STL）。在通過了標(biāo)準(zhǔn)化第一個草案之后，聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)化委員會投票并通過了將STL包含到C++標(biāo)準(zhǔn)中的提議。STL對C++的擴(kuò)展超出了C++的最初定義范圍。雖然在標(biāo)準(zhǔn)中增加STL是個很重要的決定，但也因此延緩了C++標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程。

1997年11月14日，聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)化委員會通過了該標(biāo)準(zhǔn)的最終草案，

1998年，C++的ANSI/IS0標(biāo)準(zhǔn)被投入使用。

產(chǎn)品設(shè)計

編程開發(fā)

集成開發(fā)環(huán)境

截至2014年3月，C++共有12個主流集成開發(fā)環(huán)境。

Visual Studio（Visual C++） Dev C++ C++ Builder kDevelop

Anjuta Code::Blocks Visual Mingw Ideone

Eclipse CDT Compilr Code Lite Netbeans C++

編譯器

截至2014年3月，C++共有5款主流編譯器。

Ultimate++ Digital Mars C-Free MinGW Tiny C Compiler

工作原理

C++語言的程序開發(fā)環(huán)境，為了方便測試，將調(diào)試環(huán)境做成了解釋型。即開發(fā)過程中，以解釋型的逐條語句執(zhí)行方式來進(jìn)行調(diào)試，以編譯型的脫離開發(fā)環(huán)境而啟動運(yùn)行的方式來生成程序最終的執(zhí)行代碼。

開發(fā)C++應(yīng)用程序，需要經(jīng)過編寫源程序、編譯、連接程序生成可執(zhí)行程序、運(yùn)行程序四個步驟。生成程序是指將源碼（C++語句）轉(zhuǎn)換成一個可以運(yùn)行的應(yīng)用程序的過程。如果程序編寫正確，那么通常只需按一個功能鍵，即可完成該過程。

第一步對程序進(jìn)行編譯，這需要用到編譯器（compiler）。編譯器將C++語句轉(zhuǎn)換成機(jī)器碼（也稱為目標(biāo)碼）；如果該步驟成功執(zhí)行，下一步就是對程序進(jìn)行鏈接，這需要用到鏈接器（linker）。鏈接器將編譯獲得機(jī)器碼與C++庫中的代碼進(jìn)行合并。C++庫包含了執(zhí)行某些常見任務(wù)的函數(shù)（“函數(shù)”是子程序的另一種稱呼）。例如，一個C++庫中包含標(biāo)準(zhǔn)的平方根函數(shù)sqrt，所以不必親自計算平方根。C++庫中還包含一些子程序，它們把數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示器，并知道如何讀寫硬盤上的數(shù)據(jù)文件。

語言基礎(chǔ)

基本類型

C++語言數(shù)據(jù)類型可以分為兩大類：基本類型和引用類型?；绢愋褪侵覆荒茉俜纸獾臄?shù)據(jù)類型，其數(shù)據(jù)在函數(shù)的調(diào)用中是以傳值方式工作的；引用類型有時也稱復(fù)合類型，它是可以分解為基本類型的數(shù)據(jù)類型，其數(shù)據(jù)在函數(shù)調(diào)用中是以傳址方式來工作的。

整型

1、整數(shù)常量

整數(shù)常量是不帶小數(shù)的數(shù)值，用來表示正負(fù)數(shù)。例2—2中Ox55、0x55ff、1000000都是c++語言的整數(shù)常量。

c++語言的整數(shù)常量有三種形式：十進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制。

（1）十進(jìn)制整數(shù)是由不以0開頭的0～9的數(shù)字組成的數(shù)據(jù)。

（2）八進(jìn)制整數(shù)是由以0開頭的0～7的數(shù)字組成的數(shù)據(jù)。

（3）十六進(jìn)制整數(shù)是由以0x或0x開頭的0～9的數(shù)字及A～F的字母(大小寫字母均可)組成的數(shù)據(jù)。

例如：

0，63，83是十進(jìn)制數(shù)。

00，077，0123是八進(jìn)制數(shù)。

0x0，Ox0，0x53，0x53，0x3f，0x3f是十六進(jìn)制數(shù)。

整數(shù)常量的取值范圍是有限的，它的大小取決于此類整型數(shù)的類型，與所使用的進(jìn)制形式無關(guān)。

2、整型變量類型

整型變量類型有byte，short，int，long四種說明符，它們都是有符號整型變量類型。

（1）byte類型

byte類型說明一個帶符號的8位整型變量。由于不同的機(jī)器對多字節(jié)數(shù)據(jù)的存儲方式不同，可能是從低字節(jié)向高字節(jié)存儲，也可能是從高字節(jié)向低字節(jié)存儲。這樣，在分析網(wǎng)絡(luò)協(xié)議或文件格式時，為了解決不同機(jī)器上的字節(jié)存儲順序問題，用byte類型來表示數(shù)據(jù)是合適的。

（2）short類型

short類型說明一個帶符號的16位整型變量。short類型限制了數(shù)據(jù)的存儲應(yīng)為先高字節(jié)，后低字節(jié)。

（3）int類型

int類型說明一個帶符號的32位整型變量。int類型是一種最豐富、最有效的類型。它最常用于計數(shù)、數(shù)組訪問和整數(shù)運(yùn)算。

（4）long類型

long類型說明一個帶符號的64位整型變量。對于大型計算，常常會遇到很大的整數(shù)，并超出int所表示的范圍，這時要使用long類型。

浮點型

1、浮點數(shù)常量

浮點數(shù)是帶有小數(shù)的十進(jìn)制數(shù)，可用一般表示法或科學(xué)記數(shù)法表示。0.23f、0.7e-3都是c++語言的浮點數(shù)常量。

（1）一般表示法：十進(jìn)制整數(shù)+小數(shù)點+十進(jìn)制小數(shù)。

（2）科學(xué)記數(shù)法：十進(jìn)制整數(shù)+小數(shù)點+十進(jìn)制小數(shù)+E（或e）+正負(fù)號+指數(shù)。

例如：3.14159，0.567，9777.12是一般表示法形式，1.234e5，4.90867e-2是科學(xué)記數(shù)法形式。

c++語言的浮點數(shù)常量在機(jī)器中有單精度和雙精度之分。單精度以32位形式存放，用f/F做后綴標(biāo)記(可以省略)；雙精度則以64位形式存放。當(dāng)一個浮點數(shù)常量沒有特別指定精度時，則它為雙精度浮點數(shù)常量。

2、浮點變量類型

浮點變量也稱實數(shù)變量，用于需要精確到小數(shù)的函數(shù)運(yùn)算中，有float和double兩種類型說明符。

（1）float類型

float類型是一個位數(shù)為32位的單精度浮點數(shù)。它具有運(yùn)行速度較快，占用空間較少的特點。

（2）double類型

double類型是一個位數(shù)為64的雙精度浮點數(shù)。雙精度數(shù)在某些具有優(yōu)化和高速運(yùn)算能力的現(xiàn)代處理機(jī)上運(yùn)算比單精度數(shù)快。雙精度類型double比單精度類型float具有更高的精度和更大表示范圍，常常使用。

字符型

1、字符型常量

字符型常量是指由單引號括起來的單個字符。

例如：’a’，’A’，’z’，‘$’，’?’。

注意：’a’和’A’是兩個不同的字符常量。

除了以上形式的字符常量外，c++語言還允許使用一種以“”開頭的特殊形式的字符常量。這種字符常量稱為轉(zhuǎn)義字符，用來表示一些不可顯示的或有特殊意義的字符。

2、字符型變量

字符型變量的類型說明符為char，它在機(jī)器中占8位，其范圍為0～255。

注意：字符型變量只能存放一個字符，不能存放多個字符，例如：

1

char a='am';

這樣定義賦值是錯誤的。

布爾型

布爾常量只有兩個值：“true”和“false”，表示“真”和“假”，均為關(guān)鍵詞，在機(jī)器中位長為8位。

布爾型變量的類型說明符為booI，用來表示邏輯值。

運(yùn)算符與表達(dá)式

C++語言中定義了豐富的運(yùn)算符，如算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符等等，有些運(yùn)算符需要兩個操作數(shù)，使用形式為：<操作數(shù)1>運(yùn)算符<操作數(shù)2>，這樣的運(yùn)算符稱為二元運(yùn)算符（或二目運(yùn)算符）。另一些運(yùn)算符只需要一個操作數(shù)，稱為一元運(yùn)算符（或單目運(yùn)算符）。

運(yùn)算符具有優(yōu)先級與結(jié)合性。當(dāng)一個表達(dá)式包含多個運(yùn)算符時，先進(jìn)行優(yōu)先級高的運(yùn)算，再進(jìn)行優(yōu)先級低的運(yùn)算。如果表達(dá)式中出現(xiàn)了多個相同優(yōu)先級的運(yùn)算，運(yùn)算順序就要看運(yùn)算符的結(jié)合性了。所謂結(jié)合性，是指當(dāng)一個操作數(shù)左右兩邊的運(yùn)算符優(yōu)先級相同時，按什么樣的順序進(jìn)行運(yùn)算，是自左向右，還是自右向左。例如，我們熟悉的算術(shù)表達(dá)式6+5-2中,“+”、“-”是同級運(yùn)算符，那么是先算5-2，還是先算6+5？這就取決于算術(shù)運(yùn)算符的結(jié)合性。由于算術(shù)運(yùn)算符的結(jié)合性為自左向右，所以應(yīng)先算6+5，然后再算11-2。

算術(shù)運(yùn)算符與算術(shù)表達(dá)式

C++中的算術(shù)運(yùn)算符包括基本的算術(shù)運(yùn)算符和自增、自減運(yùn)算符。由算術(shù)運(yùn)算符、操作數(shù)和括號構(gòu)成的表達(dá)式稱為算術(shù)表達(dá)式。

基本算術(shù)運(yùn)算符有：+（加）、-（減或負(fù)號）、*（乘）、/（除）、%（取余）。其中“-”作為負(fù)號時為一元運(yùn)算符，其余都為二元運(yùn)算符。這些基本算術(shù)運(yùn)算符的意義與數(shù)學(xué)中相應(yīng)符號的意義是一致的。它們之間的相對優(yōu)先級關(guān)系與數(shù)學(xué)中的也是一致的，即先乘除、后加減，同級運(yùn)算自左向右進(jìn)行。使用算術(shù)運(yùn)算符要注意以下幾點：

1、“%”是取余運(yùn)算，只能用于整型操作數(shù)。表達(dá)式a%b的結(jié)果為a/b的余數(shù)。“%”的優(yōu)先級與“/”相同。

2、當(dāng)“/”用于兩整型操作數(shù)相除時，其結(jié)果取商的整數(shù)部分，小數(shù)部分被自動舍棄。因此，表達(dá)式1/2的結(jié)果為0，這一點需要特別注意。

3、C++中的“++”（自增）、“--”（自減）運(yùn)算符是使用方便且效率很高的兩個運(yùn)算符，它們都是一元運(yùn)算符。

這兩個運(yùn)算符都有前置和后置兩種使用形式，無論寫成前置或后置的形式，它們的作用都是將操作數(shù)的值增1（減1）后，重新寫回該操作數(shù)在內(nèi)存中的原有位置。所以，如果變量i原來的值是1，計算表達(dá)式i++后，表達(dá)式的結(jié)果為2，并且i的值也被改變?yōu)?。但是，當(dāng)自增、自減運(yùn)算的結(jié)果要被用于繼續(xù)參與其它操作時，前置與后置時的情況就完全不同。例如，如果i的值為l，則下列兩條語句的執(zhí)行結(jié)果不同：

1

2

cout<

cout<<++i；

第一條語句首先輸出i當(dāng)前的值1，然后i自增，其值變?yōu)?；第二條語句首先使i自增為2，然后輸出i的值2。

賦值運(yùn)算符與賦值表達(dá)式

C++提供了幾個賦值運(yùn)算符，最簡單的賦值運(yùn)算符就是“=”。帶有賦值運(yùn)算符的表達(dá)式被稱為賦值表達(dá)式。例如，m=m+6就是一個賦值表達(dá)式。賦值表達(dá)式的作用就是將等號右邊表達(dá)式的值賦給等號左邊的對象。賦值表達(dá)式的類型為等號左邊對象的類型，表達(dá)式的結(jié)果為等號左邊對象被賦值后的值，運(yùn)算的結(jié)合性為自右向左。請看下列賦值表達(dá)式的例子。

1

n=1

表達(dá)式值為1。

1

a=b=c=2

這個表達(dá)式從右向左運(yùn)算，在c被更新為2后，表達(dá)式c=2的值為2，接著b的值被更新為2，最后a被賦值為2。

1

a=3+(c=4)

表達(dá)式值為7，a的值為7，c為4。

除了“=”以外，C++還提供了10種復(fù)合的賦值運(yùn)算符：+=，-=，*=，/=，%=，<<=，>>=，&=，“=，|=。其中，前五個運(yùn)算符是賦值運(yùn)算符與算術(shù)運(yùn)算符復(fù)合而成的，后五個是賦值運(yùn)算符與位運(yùn)算符復(fù)合而成的。關(guān)于位運(yùn)算，稍后再做介紹。這里10種運(yùn)算符的優(yōu)先級與“=”相同，結(jié)合性也是自右向左?，F(xiàn)在舉例說明復(fù)合賦值運(yùn)算符的功能。

1

2

b+=2;//等價于b=b+2

x*=y+3;//等價于x=x*(y+3)

1

如果在賦值表達(dá)式后面加上分號，便成為了賦值語句。例如：

b=b+2：便是一個賦值語句，它實現(xiàn)的功能與賦值表達(dá)式相同。賦值表達(dá)式與賦值語句的不同點在于：賦值表達(dá)式可以作為一個更復(fù)雜表達(dá)式的一部分，繼續(xù)參與運(yùn)算；而賦值語句不能。

逗號運(yùn)算符與逗號表達(dá)式

在C++中，逗號也是一個運(yùn)算符，它的使用形式為：

<表達(dá)式1>，<表達(dá)式2>，…，<表達(dá)式n>求解順序為，先求解表達(dá)式1，再求解表達(dá)式2，最后求解表達(dá)式n的值。逗號表達(dá)式的最終結(jié)果為表達(dá)式n的值。例如：

1

x=2*5,x*4

表達(dá)式的結(jié)果為40。

關(guān)系運(yùn)算符和關(guān)系表達(dá)式

關(guān)系運(yùn)算符即比較符。

用關(guān)系運(yùn)算符將兩個表達(dá)式連接起來就是關(guān)系表達(dá)式。關(guān)系表達(dá)式是一種最簡單的邏輯表達(dá)式。例如：

1

2

3

x>5

x+y<=20

c==a+b

注：“==”（等于）是連續(xù)的兩個等號，勿誤寫為賦值運(yùn)算符“=”。

關(guān)系表達(dá)式一般用于判斷是否符合某一條件。關(guān)系表達(dá)式的結(jié)果類型為bool，值只能是true或false。條件滿足為true，條件不滿足為false。例如，當(dāng)x=t時，x>5的結(jié)果就為false。

邏輯運(yùn)算符與邏輯表達(dá)式

用邏輯運(yùn)算符將簡單的關(guān)系表達(dá)式連接起來構(gòu)成較復(fù)雜的邏輯表達(dá)式。邏輯表達(dá)式的結(jié)果類型也為bool，值只能為true或false。

“!”是一元運(yùn)算符，使用形式是：!操作數(shù)。非運(yùn)算的作用是對操作數(shù)取反。如果操作數(shù)a的值為true，則表達(dá)式!a的值為false：如果操作數(shù)a的值為false，則表達(dá)式!a的值為true。

“&&”是二元運(yùn)算符?！?&”運(yùn)算的作用是求兩個操作數(shù)的邏輯與。只有當(dāng)兩個操作數(shù)的值都為true時，與運(yùn)算的結(jié)果才為true，其它情況下與運(yùn)算的結(jié)果均為false。

“||”也是二元運(yùn)算符?！皘|”運(yùn)算的作用是求兩個操作數(shù)的邏輯或。只有當(dāng)兩個操作數(shù)的值都為false時，或運(yùn)算的結(jié)果才為false，其它情況下或運(yùn)算的結(jié)果均為true。

類和對象

類所表示的一組對象十分相似，可以作為模板來有效的創(chuàng)建對象，利用類可以產(chǎn)生很多的對象類所代表的事物或者概念都是抽象的。在存取Private類型數(shù)據(jù)或者函數(shù)的時候，只有類本身聲明的函數(shù)才是被允許的。類在與外部連接時，利用的就是Public共有類型函數(shù)，任何外部函數(shù)的訪問都是運(yùn)行的。

對象主要是對客觀事物的某個實體進(jìn)行描述，它作為一個單位，共同組成了系統(tǒng)，它的組成是一組屬性和一組服務(wù)，這組服務(wù)操作于這組屬性。屬性和服務(wù)是對象構(gòu)成眾多要素中的兩種，屬性的實質(zhì)是一個數(shù)據(jù)項，主要是對對象靜態(tài)特性進(jìn)行描述，服務(wù)的實質(zhì)是一個操作序列，主要是對對象動態(tài)特征進(jìn)行描述。

關(guān)鍵字

關(guān)鍵字（keyword）是整個語言范圍內(nèi)預(yù)先保留的標(biāo)識符，每個C++關(guān)鍵字都有特殊的含義。經(jīng)過預(yù)處理后，關(guān)鍵字從預(yù)處理記號（preprocessing-token）中區(qū)出來，剩下的標(biāo)識符作為記號（token），用于聲明對象、函數(shù)、類型、命名空間等。不能聲明與關(guān)鍵字同名的標(biāo)識符。

各個版本的ISO C++都規(guī)定以下劃線接大寫字母起始的標(biāo)識符保留給實現(xiàn)。編譯器可以用這些保留標(biāo)識符作為擴(kuò)展關(guān)鍵字，這不保證可移植性。以下討論ISO C++所保留的關(guān)鍵字。

特色功能

與C語言的兼容性

C++與C語言完全兼容，C語言的絕大部分內(nèi)容可以直接用于C++的程序設(shè)計，用C語言編寫的程序可以不加修改地用于C++。

數(shù)據(jù)封裝和數(shù)據(jù)隱藏

在C++中，類是支持?jǐn)?shù)據(jù)封裝的工具，對象則是數(shù)據(jù)封裝的實現(xiàn)。C++通過建立用戶定義類支持?jǐn)?shù)據(jù)封裝和數(shù)據(jù)隱藏。

在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計中，將數(shù)據(jù)和對該數(shù)據(jù)進(jìn)行合法操作的函數(shù)封裝在一起作為一個類的定義。對象被說明為具有一個給定類的變量。每個給定類的對象包含這個類所規(guī)定的若干私有成員、公有成員及保護(hù)成員。完好定義的類一旦建立，就可看成完全封裝的實體，可以作為一個整體單元使用。類的實際內(nèi)部工作隱藏起來，使用完好定義的類的用戶不需要知道類的工作原理，只要知道如何使用它即可。

支持繼承和重用

在C++現(xiàn)有類的基礎(chǔ)上可以聲明新類型，這就是繼承和重用的思想。通過繼承和重用可以更有效地組織程序結(jié)構(gòu)，明確類間關(guān)系，并且充分利用已有的類來完成更復(fù)雜、深入的開發(fā)。新定義的類為子類，成為派生類。它可以從父類那里繼承所有非私有的屬性和方法，作為自己的成員。

多態(tài)性

采用多態(tài)性為每個類指定表現(xiàn)行為。多態(tài)性形成由父類和它們的子類組成的一個樹型結(jié)構(gòu)。在這個樹中的每個子類可以接收一個或多個具有相同名字的消息。當(dāng)一個消息被這個樹中一個類的一個對象接收時，這個對象動態(tài)地決定給予子類對象的消息的某種用法。多態(tài)性的這一特性允許使用高級抽象。

繼承性和多態(tài)性的組合，可以輕易地生成一系列雖然類似但獨一無二的對象。由于繼承性，這些對象共享許多相似的特征。由于多態(tài)性，一個對象可有獨特的表現(xiàn)方式，而另一個對象有另一種表現(xiàn)方式。

品牌介紹

C++語言是對C語言的擴(kuò)充，從Simula中吸取了類，從ALGOL語言中吸取了運(yùn)算符的一名多用、引用和在分程序中任何位置均可說明變量，綜合了Ada語言的類屬和Clu語言的模塊特點，形成了抽象類，從Ada Clu和ML等語言吸取了異常處理，從BCPL語言中吸取了用//表示注釋C++語言保持了C語言的緊湊靈活、高效以及易于移植性強(qiáng)等優(yōu)點，它對數(shù)據(jù)抽象的支持主要在于類概念和機(jī)制，對面向?qū)ο箫L(fēng)范的支持主要通過虛擬機(jī)制函數(shù)因C++語言既有數(shù)據(jù)抽象和面向?qū)ο竽芰?，運(yùn)行性能高，加上C語言的普及，而從C語言到C++語言的過渡較為平滑，以及C++語言與C語言的兼容程度可使數(shù)量巨大的C語言程序能方便地在C++語言環(huán)境中復(fù)用，使C++語言在短短幾年內(nèi)能流行。（計算機(jī)軟件專家王汝傳評）

作為最受歡迎的編程語言之一，C++帶給開發(fā)者們最大的驚喜便是其強(qiáng)大的特性。一方面跟C兼容，可以直面系統(tǒng)底層API，SDK，另一方面提供了很多范式，足夠的抽象能力，面向?qū)ο?，操作符重載，模板等。（腳本之家評）