C++ 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、泛型程式设计和函数式程序设计等。 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“-- ”（“包含‘类’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++包含了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，codice_1等函数提供对codice_2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LLVM的Clang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glibc和musl。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。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CINT和Cling。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-{zh-cn:互联网档案馆;zh-tw:网际网路档案馆;zh-hk:互联网档案馆;zh-sg: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》（-- ）一书，C++与C的代码执行效率往往相差在±5%之间。 发展历史. 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Java、C#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Loki、MPL(Boost)等程式库为代表的产生式编程和模板元编程的出现，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-- 。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-- 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-- 的特点。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-- 之外，同时也从其它语言中取得灵感，如ALGOL 68、Ada、CLU以及ML。 刚开始时，类别、衍生类别、储存类型检查、内联和缺省参数特性，都是透过Cfront引入C语言之中。 1983年，-- 改命名为C++（codice_3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（codice_4）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。1985年10月出现了第一个商业化发布。 1989年，发布了-- 。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-- 程式库，其用以取代传统的C函式，如printf和scanf。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-- ）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-- 目前最新的C++标准是2020年12月发布的"ISO/IEC 14882:2020"，又称C++20。 虽然C++免专利，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「-- 」，之后是「-- 」。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. 由-- 进行。已经出版的标准文档如下： 设计原则. 在《C++语言的设计和演化》（1994）中，-- 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》： 标准程序库. 1998的C++标准分为两个部分：核心语言和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，且使用外部连结，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（-- ）为基础，-- 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：Array和-- ），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codice_5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codice_6或codice_7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。 在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「-- 」，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codice_8此类标准委员会添加的接口，有时也被误认为-- ；实际上它们并不存在于原始的-- 中，在标准化后-- 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）、-- 限定符和-- 常量表达式、类型处理运算符（类型别名及-- 和-- 等多种类型指示符）、C++标准库（-- 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「codice_4」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-- 循环的括号中声明，C++风格的注解（使用codice_4符号，和codice_11，虽然C99定义的codice_11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，但其余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-{zh:类别;zh-tw:类别;zh-cn: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codice_13定义一个codice_14型别的物件，这就是变数的值codice_15将在指派时，所存入的记忆体区域。 === C++语言中的-- 关键字 === codice_2是一个C和C++语言的关键字，意思是宣告一个不能改变值的变数，即唯读。使用codice_2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）。codice_2作为-{zh:型别;zh-tw:型别;zh-cn:类型}-限定符，是型别的一部分。 C++不是第一个正式引入codice_2类型的语言。80年代早期，-- 和-- 讨论之后提供了在C语言中codice_20/codice_21的实现机制，并在带类的C中取得了一定经验。关键字codice_2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codice_2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，codice_2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-- 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-- 对象的名称隐含内部链接。这意味着直接在头文件里定义-- 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codice_25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，codice_2更多表示为“只读”，codice_25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codice_28和codice_29的语法，直接限定特定的求值必须在翻译时完成。不过，和codice_2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的类型签名。 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codice_20和codice_2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codice_2），而后者更接近C++的codice_2。 与C不兼容之处. C++有时被认为是C的超集（-- ），但这并不严谨。 各个版本的-- 的附录C中都指出了C++和-- 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codice_35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codice_36和codice_37，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codice_4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和调用约定，所有在C++中呼叫的C函数，须放在codice_39之内。 == C++的-- 程序 == 下面这个程序显示“Hello, world!”然后结束运行： // import ; // C++20 起 // import std; // C++23 起 int main() { std::cout « "Hello, world!" « std::endl; // std::println("Hello, world!"); // C++23 起 return 0; 这里也可以使用-- 指令以避免多次声明std::—— using namespace std; int main() { cout « "Hello, world!" « endl; return 0; 如果使用“\n”代替以上代码里的“-- ”，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-- 函数必须返回-- 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 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： 原始代码中出现的codice_40，都将会替换为codice_41。另一个普遍的例子是 它将使用标准库头文件codice_42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。 "参阅预处理器和C预处理器" 模板. 模板（-- ）指C++程式语言中的函式模板（-- ）与类别模板（-- ），这种观念是取材自Simula的泛型程式设计。它采用typename和class两个关键字，来标识模板类别的型别参数。C++11和C++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（-- ）是资料（-- ）和处理资料的指令（-- ）的联合（-- ）。模拟（-- ）实际世界（-- ），物件有三种特质（-- ）：状态（-- ）、行为（-- ）、，并且使用讯息（-- ）来引发彼此的互动。类别（-- ）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（-- ），类别概念具现化（-- ）地作为二等公民（-- ）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（-- ），继承、多型、模板都加强了类别的可抽象性。在C++可以使用-- 或-- 这两个关键字宣告类别（-- ），而使用-- 运算子实体化类别产生的实体（-- ）即为物件，是一等公民。C/C++以资料成员（-- ）表达属性，以成员函式（-- ）表达行为。 声明一个-- 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（-- ）是将资料和处理资料的程序（-- ）组合起来，仅对外公开接口（-- ），达到信息隐藏（-- ）的功能。封装的优点是能减少耦合（-- ）。C++、-- 、C# 等语言定义对象都是在语法中明确地使用类别（-- ）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： ）：类别的用户可以访问、使用该类别的此种成员。 ）：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。 ）：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（-- ）是指派生类（-- ）继承基类（-- ），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（-- ）。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： ）：最常用继承关系，含义是「-- 」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（-- ）：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。 ）：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（-- ）。多继承（-- ）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（-- ），而另一些语言则采用用单一继承和混入（-- ）。C++通过虚继承（-- ）来解决多继承带来的一系列问题。 多态. 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（-- ），一般的多态，是指动态多态，系使用继承和动态绑定（-- ）实现，使用多型可建立起继承体系（-- ）。类（-- ）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（-- ）与动态多态（-- ）。C++语言支持的动态多态必须结合继承和动态绑定（-- ）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（-- ）实现多型的方法即参数化型态（-- ），是使用巨集（-- ）的“程序代码膨胀法”达到多型效果。 类型转换（-- ）也是一种非参数化（-- ）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（-- 运算元重载（-- ）或函式重载（-- ）也算是多型的概念。 分析和处理C++原始代码. -{H|zh-cn:重定向;zh-tw:重新导向;}-，但C++是个著名的例外：请看下面的代码。 std::vector >table1; std::vector，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-- 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-- 程序员对C++语言深恶痛绝，他们批评的理由如下： 概括说来UNIX程式设计师批评C++主要是由于-- 社群与C++社群的文化差异。 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-- 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-- 系统用户。 外部连结. -{H|zh-hans:汇编语言;zh-hant:组合语言}- -{H|zh-hans:标记语言;zh-hant:置标语言}-