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| = C++语言 =
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| C++是一种功能强大的通用编程语言，由比雅尼·斯特劳斯特鲁普(Bjarne Stroustrup)于1979年开始设计和开发，最初称为"带类的C"(C with Classes)，后于1983年更名为C++。
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| [[文件:C++ Logo.png|缩略图|C++ Logo]]
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| == 概述 ==
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| C++是一种静态类型的、编译型、通用的、大小写敏感的、不规则的编程语言，支持过程化编程、面向对象编程、泛型编程和函数式编程等多种编程范式。C++的设计目标是在C语言的基础上提供对象、类、继承等面向对象特性，同时保持C语言的高效性和硬件控制能力。
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| === 语言特点 ===
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| * '''高效性''': C++程序可以编译成高效的机器码，运行速度接近汇编语言编写的程序
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| * '''可移植性''': 在不同平台上编译的C++程序只需要很小的修改或不需修改
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| * '''面向对象''': 支持类、对象、继承、多态、封装等面向对象特性
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| * '''泛型编程''': 通过模板机制支持参数化类型，实现代码复用
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| * '''STL库''': 提供丰富的标准模板库，包括各种容器、算法和迭代器
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| * '''低级内存操作''': 允许直接访问硬件和内存，提供指针等低级操作
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| * '''兼容C''': 大部分C代码可以在C++中直接使用
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| == 历史发展 ==
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| === 主要版本 ===
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| * '''C with Classes (1979)''': 最初版本，增加了类、继承等面向对象特性
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| * '''C++ 1.0 (1983)''': 正式更名为C++，增加了虚函数、运算符重载、引用等特性
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| * '''C++ 2.0 (1989)''': 增加了多重继承、抽象类等特性
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| * '''C++98 (1998)''': 第一个ISO标准版本，引入STL，异常处理等
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| * '''C++03 (2003)''': 对C++98的修订版本，修复了一些缺陷
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| * '''C++11 (2011)''': 重大更新，引入auto关键字、lambda表达式、智能指针、线程库等
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| * '''C++14 (2014)''': 对C++11的扩展，改进了lambda表达式，增加了二进制字面量等
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| * '''C++17 (2017)''': 增加了结构化绑定、if constexpr、std::optional等特性
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| * '''C++20 (2020)''': 引入了概念(concepts)、协程(coroutines)、模块(modules)等特性
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| * '''C++23 (2023)''': 正在开发中的最新标准
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| == 编程范式 ==
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| C++支持多种编程范式，使其成为一种非常灵活的语言：
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| === 面向对象编程 ===
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| C++提供了完整的面向对象编程支持：
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| * '''类与对象''': 通过class和struct关键字定义类，实例化为对象
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| * '''继承''': 支持单继承、多重继承和虚继承
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| * '''多态''': 通过虚函数实现动态多态
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| * '''封装''': 通过访问修饰符(public, private, protected)实现信息隐藏
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| <syntaxhighlight lang="cpp">
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| class Animal {
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| public:
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| virtual void makeSound() const = 0; // 纯虚函数
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| };
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| class Cat : public Animal {
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| public:
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| void makeSound() const override {
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| std::cout << "喵喵喵" << std::endl;
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| }
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| };
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| </syntaxhighlight>
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| === 泛型编程 ===
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| C++通过模板机制实现泛型编程：
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| * '''函数模板''': 创建可以处理不同类型参数的函数
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| * '''类模板''': 创建可以使用不同类型的类
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| * '''STL''': 标准模板库提供了泛型容器、算法和迭代器
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| <syntaxhighlight lang="cpp">
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| template<typename T>
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| T max(T a, T b) {
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| return (a > b) ? a : b;
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| }
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| </syntaxhighlight>
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| === 过程式编程 ===
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| C++完全支持C语言的过程式编程特性：
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| * '''函数''': 代码组织的基本单元
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| * '''顺序、选择、循环''': 基本控制结构
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| * '''指针和引用''': 直接内存操作
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| === 函数式编程 ===
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| C++11及以后版本增加了函数式编程的支持：
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| * '''Lambda表达式''': 创建匿名函数
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| * '''std::function''': 函数对象包装器
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| * '''高阶函数''': 函数可以作为参数和返回值
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| <syntaxhighlight lang="cpp">
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| auto add = [](int a, int b) { return a + b; };
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| std::cout << add(5, 3) << std::endl; // 输出：8
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| </syntaxhighlight>
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| == 语言核心特性 ==
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| === 内存管理 ===
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| C++提供了多种内存管理机制：
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| * '''栈内存''': 自动分配和释放的局部变量
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| * '''堆内存''': 使用new和delete手动分配和释放
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| * '''智能指针''': std::unique_ptr、std::shared_ptr等自动管理内存
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| * '''RAII原则''': "资源获取即初始化"，通过对象生命周期管理资源
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| === 异常处理 ===
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| C++提供了完整的异常处理机制：
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| * '''try-catch块''': 捕获和处理异常
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| * '''throw语句''': 抛出异常
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| * '''异常规范''': 声明函数可能抛出的异常类型
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| * '''标准异常层次''': std::exception及其派生类
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| === 运算符重载 ===
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| C++允许为自定义类型定义操作符的行为：
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| * '''一元运算符''': +, -, !, ~等
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| * '''二元运算符''': +, -, *, /, %, &, |, ^等
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| * '''关系运算符''': ==, !=, <, >, <=, >=等
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| * '''赋值运算符''': =, +=, -=, *=等
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| * '''函数调用运算符''': operator()
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| * '''下标运算符''': operator[]
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| * '''智能指针运算符''': operator->, operator*
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| === 名称空间 ===
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| C++使用namespace机制组织代码并避免名称冲突：
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| <syntaxhighlight lang="cpp">
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| namespace Math {
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| double PI = 3.14159265358979;
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| double square(double x) {
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| return x * x;
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| }
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| }
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| // 使用
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| double area = Math::PI * Math::square(radius);
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| </syntaxhighlight>
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| == 标准库 ==
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| C++标准库提供了丰富的功能：
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| === 标准模板库(STL) ===
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| * '''容器''': vector, list, map, set, queue, stack等
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| * '''算法''': sort, find, transform, accumulate等
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| * '''迭代器''': 统一访问容器元素的接口
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| * '''函数对象''': 可作为算法参数的函数封装
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| === 输入输出库 ===
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| * '''iostream''': cin, cout, cerr, clog等
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| * '''fstream''': 文件输入输出
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| * '''stringstream''': 字符串流处理
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| === 其他标准库 ===
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| * '''字符串处理''': std::string, std::string_view
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| * '''数值计算''': <numeric>, <cmath>
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| * '''时间处理''': <chrono>
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| * '''线程支持''': <thread>, <mutex>, <future>
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| * '''正则表达式''': <regex>
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| * '''随机数''': <random>
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| * '''智能指针''': <memory>
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| * '''文件系统''': <filesystem> (C++17)
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| == 应用领域 ==
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| C++广泛应用于各种领域：
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| * '''系统软件''': 操作系统、编译器、数据库
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| * '''游戏开发''': 游戏引擎、3D图形处理
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| * '''嵌入式系统''': 实时控制、低级硬件交互
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| * '''高性能计算''': 科学计算、物理模拟
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| * '''金融应用''': 高频交易、风险分析
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| * '''图形用户界面''': 使用Qt、wxWidgets等框架
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| * '''网络编程''': 服务器应用、网络协议实现
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| * '''人工智能''': 机器学习库、深度学习框架
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| == 编译环境 ==
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| === 主要编译器 ===
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| * '''GCC/G++''': 开源编译器，支持多平台
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| * '''MSVC''': Microsoft Visual C++编译器
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| * '''Clang''': LLVM项目的C/C++前端
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| * '''Intel C++ Compiler''': 优化用于Intel处理器
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| === 构建工具 ===
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| * '''Make''': 传统的构建自动化工具
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| * '''CMake''': 跨平台构建系统生成器
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| * '''Ninja''': 注重速度的构建系统
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| * '''Visual Studio''': 集成开发环境和构建系统
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| * '''Bazel''': Google的构建工具
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| == 学习资源 ==
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| === 经典书籍 ===
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| * '''《C++程序设计语言》''' - Bjarne Stroustrup(作者)
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| * '''《C++ Primer》''' - Stanley B. Lippman, Josée Lajoie, Barbara E. Moo
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| * '''《Effective C++》''' - Scott Meyers
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| * '''《STL源码剖析》''' - 侯捷
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| * '''《深度探索C++对象模型》''' - Stanley B. Lippman
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| === 在线资源 ===
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| * '''cppreference.com''': 全面的C++参考
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| * '''cplusplus.com''': 教程和参考
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| * '''ISO C++官方网站''': isocpp.org
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| * '''C++标准草案''': 最新标准的工作版本
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| == 参见 ==
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| * [[C语言]]
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| * [[面向对象编程]]
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| * [[泛型编程]]
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| * [[标准模板库]]
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| * [[计算机程序设计语言]]
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| [[Category:编程语言]]
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| [[Category:面向对象编程]]
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| [[Category:系统编程语言]]
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