C++是一种被广泛使用的计算机程序设计语言。它是一种通用程式设计语言,支援多重编程范式,例如过程化程序设计面向对象程序设计泛型程式设计函数式程序设计等。

Quick Facts 编程范型, 设计者 ...
C++
Thumb
编程范型多范型面向对象编程过程化编程泛型编程
设计者比雅尼·斯特劳斯特鲁普
实作者ISO/IEC JTC 1 /SC 22 /WG 21
发行时间1983年,​41年前​(1983
当前版本
  • C++23(2024年10月19日;稳定版本)[1]
编辑维基数据链接
型态系统静态类型强类型不安全
实作语言C++、C 等
文件扩展名.C .cc .cpp .cxx .c++(源文件)
.h .hh .hpp .hxx .h++(头文件)
网站isocpp.org
主要实作产品
Embarcadero C++Builder, GCC, Intel C++ Compiler, Microsoft Visual C++, LLVM Clang
衍生副语言
ISO/IEC 14882:1998, ISO/IEC 14882:2003, ISO/IEC 14882:2011, ISO/IEC 14882:2014, ISO/IEC 14882:2017
启发语言
Ada 83, ALGOL 68, C, CLU, ML, Simula
影响语言
Ada 95, Aikido, C99, C#, Clojure, D, Dao, Falcon, Java, Lua, Perl, PHP, Rust
Close

比雅尼·斯特劳斯特鲁普博士在贝尔实验室工作期间在20世纪80年代发明并实现了C++。起初,这种语言被称作“C with Classes”(“包含‘’的C语言”),作为C语言的增强版出现。随后,C++不断增加新特性。虚函数运算符重载多继承标准模板库异常处理运行时类型信息命名空间等概念逐渐纳入标准草案。1998年,国际标准组织颁布了C++程序设计语言的第一个国际标准ISO/IEC 14882:1998,目前最新标准为ISO/IEC 14882:2020。ISO/IEC 14882通称ISO C++。ISO C++主要包含了核心语言和标准库的规则。尽管从核心语言到标准库都有显著不同,ISO C++直接正式(normative)引用了ISO/IEC 9899(通称ISO C),且ISO C++标准库的一部分和ISO C的标准库的API完全相同,另有很小一部分和C标准库略有差异(例如,strcat等函数提供对const类型的重载)。这使得C和C++的标准库实现常常被一并提供,在核心语言规则很大一部分兼容的情况下,进一步确保用户通常较容易把符合ISO C的源程序不经修改或经极少修改直接作为C++源程序使用,也是C++语言继C语言之后流行的一个重要原因。

作为广泛被使用的工业语言,C++存在多个流行的成熟实现:GCC、基于LLVMClang以及Visual C++等。这些实现同时也是成熟的C语言实现,但对C语言的支持程度不一(例如,VC++对ANSI C89之后的标准支持较不完善)。大多数流行的实现包含了编译器和C++部分标准库的实现。编译器直接提供核心语言规则的实现,而库提供ISO C++标准库的实现。这些实现中,库可能同时包含和ISO C标准库的共用实现(如VC++的msvcrt);而另一些实现的ISO C标准库则是单独于编译器项目之外提供的,如glibcmusl。C++标准库的实现也可能支持多种编译器,如GCC的libstdc++库支持GCC的g++和LLVM Clang的clang++。这些不同的丰富组合使市面上的C++环境具有许多细节上的实现差异,因而遵循ISO C++这样的权威标准对维持可移植性显得更加重要。现今讨论的C++语言,除非另行指明,通常均指ISO C++规则定义的C++语言(虽然因为实现的差异,可能不一定是最新的正式版本)。

值得注意,和流行的误解不同,ISO C和ISO C++都从未明确要求源程序被编译(compile),而仅要求翻译(translate)因此C和C++并不是所谓的编译型语言[来源请求]。技术上,实现C和C++程序的单位是翻译单元(translation unit)。作为对比,Java语言规范中就明确要求Java程序被编译实现,明确存在编译单元(compilation unit)。实际上C和C++也存在REPL形式的解释器实现,如CINTCling。但因为传统上C和C++多以编译器实现,习惯上仍有一些混用,甚至至今仍出现在ISO C++某节标准库条款的标题页面存档备份,存于互联网档案馆)上。

传统上,C++语言被视为和C语言实现性能相近的语言,强调运行时的高效。根据《C++编程思想》(Thinking in C++)一书,C++与C的代码执行效率往往相差在±5%之间[2]

发展历史

Thumb
比雅尼·史特劳斯特鲁普,C++之父

C++语言发展大概可以分为三个阶段:第一阶段从80年代到1995年。这一阶段C++语言基本上是传统类型上的面向对象语言,并且凭借着接近C语言的效率,在工业界使用的开发语言中占据了相当大份额;第二阶段从1995年到2000年,这一阶段由于标准模板库和后来的Boost等程式库的出现,泛型程序设计在C++中占据了越来越多的比重。当然,同时由于JavaC#等语言的出现和硬体价格的大规模下降,C++受到了一定的冲击;第三阶段从2000年至今,由于以LokiMPL(Boost)等程式库为代表的产生式编程模板元编程的出现,C++出现了发展历史上又一个新的高峰,这些新技术的出现以及和原有技术的融合,使C++已经成为当今主流程序设计语言中最复杂的一员。

比雅尼·史特劳斯特鲁普工作起于1979年的C with Classes。这个构思起源于斯特劳斯特鲁普做博士论文时的一些程式撰写经验。他发现Simula具备很利于大型软体开发的特点,但Simula的执行速度太慢,无法对现实需求发挥功效;BCPL虽快得多,但它过于低阶的特性,使其不适于大型软体的开发。当斯特劳斯特鲁普开始在贝尔实验室工作时,他有分析UNIX核心关于分散式计算的问题。回想起他的博士论文经验,斯特劳斯特鲁普开始为C语言增强一些类似Simula的特点[3]。之所以选择C,是因为它适于各种用途、快速和可移植性。除了C语言和Simula之外,同时也从其它语言中取得灵感,如ALGOL 68AdaCLU以及ML

刚开始时,类别衍生类别、储存类型检查、内联缺省参数特性,都是透过Cfront引入C语言之中[4]

1983年,C with Classes改命名为C++(++是C语言中的增值操作符)。加入了新的特性,其中包括虚拟函式、函式名和运算子多载、参考、常数、使用者可控制的自由空间储存区控制、改良的型别检查,并恢复了BCPL风格的双斜线(//)单行注释(之后C99也支持了这种注释)。

1985年,发布第一版《C++程式设计语言》,提供一个重点的语言参考,至此还不是官方标准[5]。1985年10月出现了第一个商业化发布。

1989年,发布了Release 2.0。引入了多重继承、抽象类别、静态成员函式、常数成员函式,以及成员保护。1990年,出版了The Annotated C++ Reference Manual。这本书后来成为标准化的基础。稍后还引入了模板例外处理命名空间、新的强制类型转换,以及布林类型。

随著C++语言的演变,也逐渐演化出相应的标准程式库。最先加进C++标准函式库的是串流I/O程式库,其用以取代传统的C函式,如printfscanf。随后所引入的程式库中最重要的便是标准模板库,简称STL

多年后,一个联合的ANSI-ISO委员会于1998年对C++标准化(ISO/IEC 14882:1998)。在官方释出1998标准的若干年后,委员会处理缺陷报告,并于2003年发布一个C++标准的修正版本。2005年,一份名为Library Technical Report 1(简称TR1)的技术报告释出。虽然还不是官方标准的一部分,不过它所提供的几个扩展可望成为下一版C++标准的一部分。几乎所有目前仍在维护的C++编译器皆已支援TR1

目前最新的C++标准是2020年12月发布的ISO/IEC 14882:2020[6],又称C++20

虽然C++本身无专利,但标准文件本身并不是免费的,尽管标准文档不是免费的,但是很容易从网络中取得,最简单的就是C++标准文档之前的最后一次草稿版本,它与标准的差别几乎只在于排版上。

C++名字的由来

C++这个名字是Rick Mascitti于1983年中所建议的,并于1983年12月首次使用。更早以前,尚在研究阶段的发展中语言曾被称为“new C”,之后是“C with Classes”。在电脑科学中,C++仍被称为C语言的上层结构。它最后得名于C语言中的“++”运算子(其对变数的值进行递增)。而且在共同的命名约定中,使用“+”以表示增强的程式。斯特劳斯特鲁普说:“这个名字象征著源自于C语言变化的自然演进”。C+是一个和C/C++无关的早期程式语言。

Rick Mascitti在1992年被非正式地问起名字的由来,他表示这是在半开玩笑中说出的。他从没想过C++会成为这门语言的正式名字。

有一个关于C++名字的笑话是,当你使用后缀++时,附加只发生在运算之后(因此,它应该是++C,而不是C++,这个笑话是说时下某些程序员还在以使用C的方式使用C++,这通常被一些权威著作认为是不正确的)。

C++标准

ISO/IEC JTC1/SC22/WG21进行。已经出版的标准文档如下:

More information 发布时间, 文档 ...
发布时间 文档 通称 备注
2023 N4950(草稿,发布于2023-05-10)[7] C++23
2020 ISO/IEC 14882:2020[6] C++20
2018 ISO/IEC TS 21544:2018[8] modules TS 模块
2018 ISO/IEC TS 19570:2018[9] parallelism TS 并行扩展
2018 ISO/IEC TS 19216:2018[10] networking TS 网络库
2017 ISO/IEC 14882:2017[11] C++17 第五个C++标准
2017 ISO/IEC TS 22277:2017[12] coroutines TS 协程库扩展
2017 ISO/IEC TS 21425:2017[13] ranges TS 提供范围机制
2017 ISO/IEC TS 19568:2017[14] library fundamentals TS 标准库扩展
2016 ISO/IEC TS 19571:2016[15] concurrency TS 用于并发计算的扩展
2015 ISO/IEC TS 19217:2015[16] concepts TS 概念库,用于优化编译期信息
2015 ISO/IEC TS 19841:2015[17] TM TS 事务性内存操作
2015 ISO/IEC TS 19570:2015[18] parallelism TS 用于并行计算的扩展
2015 ISO/IEC TS 18822:2015[19] filesystem TS 文件系统
2014 ISO/IEC 14882:2014[20] C++14 第四个C++标准
2011 ISO/IEC TR 24733:2011[21] - 十进制浮点数扩展
2011 ISO/IEC 14882:2011[22] C++11 第三个C++标准
2010 ISO/IEC TR 29124:2010[23] - 数学函数扩展
2007 ISO/IEC TR 19768:2007[24] C++TR1 C++技术报告:库扩展
2006 ISO/IEC TR 18015:2006[25] - C++性能技术报告
2003 ISO/IEC 14882:2003[26] C++03 第二个C++标准
1998 ISO/IEC 14882:1998[27] C++98 第一个C++标准
Close

设计原则

在《C++语言的设计和演化》(1994)中,Bjarne Stroustrup描述了他在设计C++时,所使用的一些原则。知道这些原则有助于理解C++为何会是现在这个样子。以下总结了一些原则,详尽的内容可参阅《C++语言的设计和演化》:

  • C++设计成直接的和广泛的支援多种程式设计风格(过程化程式设计数据抽象物件导向程式设计泛型程式设计)。
  • C++设计成给程式设计者更多的选择,即使可能导致程式设计者选择错误。
  • C++设计成尽可能与C相容,借此提供一个从C到C++的平滑过渡。
  • C++避免平台限定或没有普遍用途的特性。
  • C++不使用会带来额外开销的特性。
  • C++设计成无需复杂的程式设计环境。

标准程序库

1998的C++标准分为两个部分:核心语言C++标准程式库;后者包含了大部分标准模板库和C标准程式库的稍加修改版本。存在许多不属于标准部分的C++程式库,且使用外部链接,程式库甚至可以用C撰写。

C++标准程式库充分吸收了C标准程式库,并佐以少许的修改,使其与C++良好的运作。另一个大型的程式库部分,是以标准模板库STL)为基础,STL于1994年2月正式成为ANSI/ISO C++。它提供了实用的工具,如容器类(如:ArrayVector),迭代器(广义指针)提供容器以类似阵列的存取方式,以及泛型算法进行搜寻和排序的运算。此外还提供了(multi)map和(multi)set,它们都共享相似的成员函数。因此,以下成为可能,使用模板撰写泛型算法,它可以和任何容器或在任何以迭代器定义的序列上运作。如同C,使用#include指令包含标准表头,即可存取程式库里的功能。C++提供69个标准表头,其中19个不再赞成使用。

使用标准模板库(例如:使用std::vectorstd::string来取代C风格的数组或字符数组)有助于开发更安全和更灵活的软件。

STL在纳入C++标准以前,是来自HP和后来的SGI的第三方程式库,标准中并未称之为“STL”,它只是标准库中的一部分,但仍有许多人使用这个名称,以别于其它的标准库(输入/输出串流、国际化、诊断、C程式库子集,等等)。 另外,如std::basic_string此类标准委员会添加的接口,有时也被误认为STL;实际上它们并不存在于原始的SGI STL中,在标准化后SGI STL才从标准库吸收加入其中。

C++中的特色

和C语言相比,C++引入了更多的特性,包括:复合类型(引用类型等)、const限定符和constexpr常量表达式、类型处理运算符(类型别名及autodecltype等多种类型指示符)、C++标准库(IO库与多种容器类)与迭代器、动态内存与智能指针、函数重载、面向对象程序设计(如数据抽象、成员函数、类作用域、构造函数与析构函数、静态成员、访问控制与继承、虚函数、抽象类与接口等)、拷贝控制、运算符重载、造型与函数风格的强制类型转换、模板与泛型编程,以及异常处理、命名空间、多继承与虚继承、运行时类型识别及嵌套类等。

C++在某些案例中(见下“与C不相容之处”),进行比C还要多的类型检查。

以“//”起始作为注解起源自C的前身BCPL,而后被重新引入到C++。

C++的一些特性,C不久之后也采用了,包括在for循环的括号中声明,C++风格的注解(使用//符号,和inline,虽然C99定义的inline关键字与C++的定义不相容。不过,C99也引入了不存在于C++的特性,如:可变参数巨集,和以阵列作为参数的较佳处理;某些C++编译器可能实作若干特性,以作为扩展,但其馀部分并不符合现存的C++特性)

一个常见的混淆其实只是一个微妙的术语问题:由于它的演化来自C,在C++中的术语对象和C语言一样是意味著记忆体区域,而不是类的实体,在其它绝大多数的物件导向语言也是如此。举例来说,在C和C++中,语句int i;定义一个int型别的物件,这就是变数的值i将在指派时,所存入的记忆体区域。

C++语言中的const关键字

const是一个C和C++语言的关键字,意思是声明一个不能改变值的变量,即只读。使用const在一定程度上可以提高程序的安全性和可靠性,也便于实现对此进行优化(如把只读对象放入ROM中)。const作为类型限定符,是型别的一部分。

C++不是第一个正式引入const类型的语言。80年代早期,Bjarne StroustrupDennis Retchie讨论之后提供了在C语言中readonly/writeonly的实现机制,并在带类的C中取得了一定经验。关键字const正式引入C语言是在ANSI C89。这早于第一个C++国际标准近十年,但此时const已被C++实现普遍采用。

以下是和C语言相容的用法:

int m = 1, n = 2; // int 类型的对象
const int a = 3; // const int 类型的对象
int const b = 4; //同上
const int *p //指向 const int 类型对象的指针
int const *q; //同上
int *const x; //指向 int 类型对象的 const 指针;注意 const 的位置
const int *const r; //指向 const int 类型对象的 const 指针
int const *const t; //同上

但是,const在C++中有更强大的特性。它允许在编译时确定作为真正的常量表达式。例如,

const int max_len = 42;
int a[max_len];

此前C语言并不支持这样的用法,直到C99允许用变量作为数组长度(需要注意的是C99中的VLA支持运行期确定数组长度,但C++从未支持)。此外,C++中,命名空间作用域的const对象的名称隐含内部链接。这意味着直接在头文件里定义const对象被多个源文件包含时,也不会重定义。

在C++11及之后的C++标准中,推荐使用拥有更严格语义的constexpr限定符来表示一个可以出现在常量表达式中的变量。const可区分为顶层const(top-level const)和底层const(low-level const)。

实际上,在语义表达方面,const更多表示为“只读”,constexpr才表示一定能在翻译时确定的常量,但实际求值仍可能在运行时进行(只有像作为声明数组大小这样确定要求常量表达式的上下文中,才会因为需要确保翻译时必须确定所需的值而进行翻译时求值)。C++20引入了更严格的constevalconstinit的语法,直接限定特定的求值必须在翻译时完成。不过,和const不同,后三者修饰声明但不是类型限定符,不参与类型声明构成复合类型,不通过类型检查实现所谓的const正确性(const correctness),也不影响利用这些特性的相关API类型签名

一些参照C和C++设计的语言中,也存在类似的差异。例如,C#同时具有readonlyconst关键字,前者接近原始的“只读”(即最先被讨论的readonly机制和C语言中的const),而后者更接近C++的const

与C不兼容之处

C++有时被认为是C的超集superset),但这并不严谨。

各个版本的ISO/IEC 14882的附录C中都指出了C++和ISO C的一些不兼容之处。

大部分的C代码可以很轻易的在C++中正确编译,但仍有少数差异,导致某些有效的C代码在C++中失效,或者在C++中有不同的行为。

最常见的差异之一是,C允许从void*隐式转换到其它的指标类型,但C++不允许。下列是有效的C代码:

// 从void *隐式转换为int *
int *i = malloc(sizeof(int) * 5);

但要使其在C和C++两者皆能运作,就需要使用显式转换:

int *i = (int *)malloc(sizeof(int) * 5);

另一个常见的可移植问题是,C++定义了很多的新关键字,如newclass,它们在C程式中,是可以作为识别字(例:变量名)的。

C99去除了一些不兼容之处,也新增了一些C++的特性,如//注释,以及在代码中混合使用。不过C99也纳入几个和C++冲突的新特性(如:可变长数组、原生复数类型和复合逐字常数),而C++11已经加入了兼容C99预处理器的特性。

由于C++函数和C函数通常具有不同的名字修饰调用约定,所有在C++中呼叫的C函数,须放在extern "C" { /* C函数声明 */ }之内。

C++的Hello World程序

下面这个程序显示“Hello, world!”然后结束运行:

// #include <iostream> // C++20 前
// import <iostream>;  // C++23 前
import std;            // C++23 起

int main() {
    // std::cout << "Hello, world!" << std::endl; // C++23 前
    std::println("Hello, world!");                // C++23 起
    return 0;
}

这里也可以使用using指令以避免多次声明std::——

#include <iostream>

using namespace std;

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

如果使用“\n”代替以上代码里的“endl”,输出结果相等。

std::cout << "Hello, world!\n";

std::endl 不仅仅会在某个输出流中插入换行字符,还将执行输出流的 flush() 函数(即刷新缓冲区),而'\n'则不会。


根据ISO C++的规定,全局main函数必须返回int。 以下两种形式是合法的:

int main() {
    // ...
}
int main(int argc, char *argv[]) {
    // ...
}

不过,在一些编译器(例如Visual C++)上,

void main() {
    // ...
}

也是合法的。但是这样的写法兼容性较差。

语言特性

运算符

分为

More information 优先权, 运算子 ...
优先权 运算子 说明 结合性
1 () 括号 由左至右
2 !、-、++、-- 逻辑运算子NOT、算术运算子负号、递增、递减 由右至左
3 *、/、% 算术运算子的乘法、除法、馀数 由左至右
4 +、- 算术运算子加法、减法 由左至右
5 <<、>>、>>> 位元运算子左移、右移、无符号右移 由左至右
6 >、>=、<、<= 关系运算子大于、大于等于、小于、小于等于 由左至右
7 ==、!= 关系运算子等于、不等于 由左至右
8 & 位元运算子AND 由左至右
9 ^ 位元运算子XOR 由左至右
10 | 位元运算子OR 由左至右
11 && 逻辑运算子AND 由左至右
12 || 逻辑运算子OR 由左至右
13 ?: 条件控制运算子 由右至左
14 =、op= 指定运算子 由右至左
Close

预处理器

C++主要有三个编译阶段:预处理、转译成目的码和连结(最后的两个阶段一般才视为真正的“编译”)。在第一阶段,预处理,会将预处理器指令替换成原始码,然后送到下一个编译阶段。

预处理器指令和巨集

预处理指令的运作方式是根据使用者定义的规则,简单的把记号字元序列置换成其它的记号字元序列。它们进行巨集置换、含入其它的档案(由底层至高阶的特性,例如包含模组/包/单元/元件)、条件式编译和条件式含入。例如:

#define PI 3.1415926535897932384626433832795028841971693993751

原始代码中出现的PI,都将会替换为3.1415926535897932384626433832795028841971693993751。另一个普遍的例子是

#include <iostream>

它将使用标准库头文件iostream中的所有内容来替换本条预处理指令。除了以上提到的常用指令以外,还有几个额外的预处理器指令,可以用来控制编译流程、条件式含入或排除代码区块等等。

参阅预处理器C预处理器

模板

模板(Template)指C++程式语言中的函式模板(function template)与类别模板(class template),这种观念是取材自Simula的泛型程式设计。它采用typenameclass两个关键字,来标识模板类别的型别参数。C++11C++14分别引入了类型别名模板和变量模板。

类别与对象

在物件导向物件程式设计术语中,物件(object)是资料(data)和处理资料的指令(instructions)的联合(association)。模拟(simulate)实际世界(real-world),物件有三种特质(characteristics):状态(State)、行为(Behavior)、同一性身分英语Identity (object-oriented programming),并且使用讯息(message)来引发彼此的互动。类别(class)为物件的蓝图或工厂,定义了物件的抽象特质,包括物件的属性特质和物件的行为特质,属性的值即是物件的状态,行为即是物件能够做的事。

C++为类别构成式物件导向程式设计语言(class-based object-oriented programming language),类别概念具现化(reification)地作为二等公民(second-class citizen)出现在C++语言当中,在语法中明确地使用类别来做到资料抽象化、封装、模组化、继承、子型别多型、物件状态的自动初始化。C++中,一个类别即为一个型别,加上封装,一个类别即为一个抽象资料型别Abstract Data TypeADT),继承、多型、模板都加强了类别的可抽象性。在C++可以使用classstruct这两个关键字宣告类别(class),而使用new运算子实体化类别产生的实体(instance)即为物件,是一等公民。C/C++以资料成员(data member)表达属性,以成员函式(member function)表达行为。

声明一个Car class

class Car {
private:
    int isRunning;
public:
    Run();
};

但是仍然需要注意,严格来说,C++中对象的概念和C的对应概念接近,表示的是具有特定类型的存储,而非面向对象意义上的“对象”:一个对象不一定是类类型的。此外,C++意义上的“实例”仅指模板实例化的结果,而并不指对象。作为对比,Java的“对象”和“实例”的概念和这里的使用一致。

封装

封装(Encapsulation)是将资料和处理资料的程序procedure)组合起来,仅对外公开接口(interface),达到信息隐藏(information hiding)的功能。封装的优点是能减少耦合(Coupling)。C++、Java、C# 等语言定义对象都是在语法中明确地使用类别(Class)来做到封装。

C++的类别对其成员(包括数据成员、函数成员)分为三种封装状态:

  • 公有(public):类别的用户可以访问、使用该类别的此种成员。
  • 保护(protected):该类别的衍生类别可以访问、使用该类别的此成员。外部程序代码不可以访问、使用这种成员。
  • 私有(private):只有类别自身的成员函数可以访问、使用该类别的此成员。

一般可以将C++类的对外接口设定为公有成员;类内部使用的数据、函数设定为私有成员;供派生自该类别的子类别使用的数据、函数设定为保护成员。

继承

继承Inheritance)是指派生类(subclass)继承基类(superclass),会自动取得超类别除私有特质外的全部特质,同一类别的所有实体都会自动有该类别的全部特质,做到程式码再用(reuse)。C++只支援类别构成式继承,虽然同一类别的所有实体都有该类别的全部特质,但是实体能够共享的实体成员只限成员函式,类别的任何实体资料成员乃每个实体独立一份,因此物件间并不能共享状态,除非特质为参考型别的属性,或使用指标来间接共享。C++支持的继承关系为:

  • 公有继承(public inheritance):最常用继承关系,含义是“is-a”关系,代表了在完全使用公有继承的物件类别之间的层次关系(hierarchy)。
  • 受保护继承(protected inheritance):基础类别的公有或保护内容可以被衍生类别,以及由此衍生的其他类别使用。但是基础类别对外界用户是不可见的。衍生类别的用户不能访问基础类别的成员、不能把派生类别转换(造型)为基础类别的指针或引用。
  • 私有继承(private inheritance):基础类别的公有或保护内容仅可以被衍生类别访问。但基础类别对衍生类别的子类别或衍生类别的用户都是不可见的。衍生类别的子类别或衍生类别的用户都不能访问基础类别的内容、不能把衍生类别转换为基础类别的指针或引用。

C++支持多继承(multiple inheritanceMI)。多继承(multiple inheritanceMI)的优缺点一直广为使用者所争议,许多语言(如Java)并不支援多重继承,而改以单一继承和介面继承(interface inheritance),而另一些语言则采用用单一继承和混入(mixin)。C++通过虚继承Virtual Inheritance)来解决多继承带来的一系列问题。

多态

Polymorphism

Ad Hoc                   Universal
Overloading   Coercion       Inclusion  Parametric

除了封装与继承外,C++还提供了多型功能,物件导向的精神在于多态(Polymorphism),一般的多态,是指动态多态,系使用继承和动态绑定(Dynamic Binding)实现,使用多型可建立起继承体系(Inheritance hierarchy)。类(class)与继承只是达成多态中的一种手段,所以称物件导向而非类别导向。

多态又分成静态多态(Static Polymorphism)与动态多态(Dynamic Polymorphism)。C++语言支持的动态多态必须结合继承和动态绑定(Dynamic Binding)方式实现。静态多态是指编译时决定的多态,包括重载和以模板(template)实现多型的方法即参数化型态(Parameterized Types),是使用巨集(macro)的“程序代码膨胀法”达到多型效果。

类型转换(type cast)也是一种非参数化(ad hoc)多态的概念,C++提供dynamic_cast, static_cast等运算符来实作强制类型转换(Coercion)。

运算元重载(operator overloading)或函式重载(function overloading)也算是多型的概念。

分析和处理C++原始代码

C/Java/C#都可以用某种 LR剖析器(或其变形)分析文法[来源请求],但C++是个著名的例外:请看下面的代码。

#include <vector>
#include <string>
std::vector< std::vector<std::string> >table1;
std::vector<std::vector<std::string>>table2;

上面的table1显然是一个字符串的二维数组,而table2则未必能通过编译:如果严格遵循LR分析过程,串 >> 会被解释为右移运算符而非两个代表模板参数表结束的右尖括号,因此出现编译错误,必须以table1的方式用空格区分。(在C++11发布之后,特别规定了当处理模板时,>>被优先视为两个>[28],所以table1和table2均可通过编译.)

争议

“在这12年里,C++使用者人数大约每七个月半增加一倍”是许多C++相关文件必引的一段话;然而,时至今日新语言层出不穷,使用者人数已不太可能以如此速度增长。分析机构EvansData定期对开发人员展开调查,其资料显示,以C++为工具的开发人员在整个开发界所占的比例由1998年春天的76%下降至2004年秋的46%。

一部分Unix/C程序员对C++语言深恶痛绝,他们批评的理由如下:

  1. STL以非常丑陋的方式封装了各种数据结构和算法,写出来的代码难以理解、不美观。
  2. C++编译器复杂和不可靠,不适合构建人命关天类型的程序。
  3. Ian Joyner认为面向对象技术徒增学习成本,不如面向过程的C语言简单容易使用,尤其是在系统软件的构建上[29]

概括说来UNIX程式设计师批评C++主要是由于UNIX社群与C++社群的文化差异[30]

Linux之父林纳斯·托瓦兹曾经多次炮轰C++。图灵奖得主尼克劳斯·维尔特也曾经批评C++语言太复杂、语法语义模糊,是“拙劣工程学”的成果。

事实上,对于C++语言的批评并不只来源于Unix/Unix-Like系统下的程序员。就像C++语言本身是一个跨平台的语言一样,对C++的批评并不局限于Unix/Unix-Like系统用户。

参阅

参考文献

延伸阅读

外部链接

Wikiwand in your browser!

Seamless Wikipedia browsing. On steroids.

Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.

Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.