C++语言[编辑 | 编辑源代码]

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++。

概述[编辑 | 编辑源代码]

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。

语言特点[编辑 | 编辑源代码]

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
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
面向对象: 支持类、对象、继承、多态、封装等面向对象特性
泛型编程: 通过模板机制支持参数化类型，实现代码复用
STL库: 提供丰富的标准模板库，包括各种容器、算法和迭代器
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
兼容C: 大部分C代码可以在C++中直接使用

历史发展[编辑 | 编辑源代码]

主要版本[编辑 | 编辑源代码]

C with Classes (1979): 最初版本，增加了类、继承等面向对象特性
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
C++ 2.0 (1989): 增加了多重继承、抽象类等特性
C++98 (1998): 第一个ISO标准版本，引入STL，异常处理等
C++03 (2003): 对C++98的修订版本，修复了一些缺陷
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
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
C++17 (2017): 增加了结构化绑定、if constexpr、std::optional等特性
C++20 (2020): 引入了概念(concepts)、协程(coroutines)、模块(modules)等特性
C++23 (2023): 正在开发中的最新标准

编程范式[编辑 | 编辑源代码]

C++支持多种编程范式，使其成为一种非常灵活的语言：

面向对象编程[编辑 | 编辑源代码]

C++提供了完整的面向对象编程支持：

类与对象: 通过class和struct关键字定义类，实例化为对象
继承: 支持单继承、多重继承和虚继承
多态: 通过虚函数实现动态多态
封装: 通过访问修饰符(public, private, protected)实现信息隐藏

class Animal {
public:
    virtual void makeSound() const = 0;  // 纯虚函数
};

class Cat : public Animal {
public:
    void makeSound() const override {
        std::cout << "喵喵喵" << std::endl;
    }
};

泛型编程[编辑 | 编辑源代码]

C++通过模板机制实现泛型编程：

函数模板: 创建可以处理不同类型参数的函数
类模板: 创建可以使用不同类型的类
STL: 标准模板库提供了泛型容器、算法和迭代器

template<typename T>
T max(T a, T b) {
    return (a > b) ? a : b;
}

过程式编程[编辑 | 编辑源代码]

C++完全支持C语言的过程式编程特性：

函数: 代码组织的基本单元
顺序、选择、循环: 基本控制结构
指针和引用: 直接内存操作

函数式编程[编辑 | 编辑源代码]

C++11及以后版本增加了函数式编程的支持：

Lambda表达式: 创建匿名函数
std::function: 函数对象包装器
高阶函数: 函数可以作为参数和返回值

auto add = [](int a, int b) { return a + b; };
std::cout << add(5, 3) << std::endl;  // 输出：8

语言核心特性[编辑 | 编辑源代码]

内存管理[编辑 | 编辑源代码]

C++提供了多种内存管理机制：

栈内存: 自动分配和释放的局部变量
堆内存: 使用new和delete手动分配和释放
智能指针: std::unique_ptr、std::shared_ptr等自动管理内存
RAII原则: "资源获取即初始化"，通过对象生命周期管理资源

异常处理[编辑 | 编辑源代码]

C++提供了完整的异常处理机制：

try-catch块: 捕获和处理异常
throw语句: 抛出异常
异常规范: 声明函数可能抛出的异常类型
标准异常层次: std::exception及其派生类

运算符重载[编辑 | 编辑源代码]

C++允许为自定义类型定义操作符的行为：

一元运算符: +, -, !, ~等
二元运算符: +, -, *, /, %, &, |, ^等
关系运算符: ==, !=, <, >, <=, >=等
赋值运算符: =, +=, -=, *=等
函数调用运算符: operator()
下标运算符: operator[]
智能指针运算符: operator->, operator*

名称空间[编辑 | 编辑源代码]

C++使用namespace机制组织代码并避免名称冲突：

namespace Math {
    double PI = 3.14159265358979;
    double square(double x) {
        return x * x;
    }
}

// 使用
double area = Math::PI * Math::square(radius);