发展历史

 比雅尼·斯特劳斯特鲁普，C++之父

比雅尼·斯特劳斯特鲁普（Stroustrup）工作起于1979年的 C with Classes 。这个构思起源于Stroustrup做博士论文时的一些程序撰写经验。他发现Simula具备很利于大型软件开发的特点，但Simula的运行速度太慢，无法对现实需求发挥功效；BCPL虽快得多，但它过于低级的特性，使其不适于大型软件的开发。当Stroustrup开始在贝尔实验室工作时，他有分析UNIX核心关于分布式计算的问题。回想起他的博士论文经验，Stroustrup开始为C语言增强一些类似Simula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和Simula之外，同时也从其它语言中获取灵感，如ALGOL 68、Ada、CLU以及ML。刚开始时，类别、派生类、存储类型检查、内联和默认参数特性，都是通过Cfront引入C语言之中。1985年10月出现了第一个商业化发布。

1983年，C with Classes改命名为C++。加入了新的特性，其中包括虚函数、函数名和运算符重载、参考、常数、用户可控制的自由空间存储区控制、改良的类型检查，以及新的双斜线（//）单行注解风格。1985年，发布第一版《C++程序设计语言》，提供一个重点的语言参考，至此还不是官方标准。1989年，发布了Release 2.0。引入了多重继承、抽象类别、静态成员函数、常数成员函数，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、异常处理、名字空间、新的强制类型转换，以及布尔类型。

随着C++语言的演变，也逐渐演化出相应的标准程序库。最先加进C++标准库的是流I/O程序库，其用以取代传统的C函数，如printf和scanf。随后所引入的程序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 ）。在官方发布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）的技术报告发布。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++编译器皆已支持TR1。

目前最新的C++标准是2014年8月18日发布的 ISO/IEC 14882:2014 ，又称C++14或C++1y。

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获取，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”。在计算机科学中，C++仍被称为C语言的上层结构。它最后得名于C语言中的“++”操作符（其对变量的值进行递增）。而且在共同的命名约定中，使用“+”以表示增强的程序。Stroustrup说：“这个名字象征着源自于C语言变化的自然演进”。C+是一个和C/C++无关的早期编程语言。

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）。

标准化

由ISO/IEC JTC1/SC22/WG21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，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持多种程序设计风格（过程化程序设计、数据抽象化、面向对象程序设计、泛型程序设计）。

C++设计成给程序设计者更多的选择，即使可能导致程序设计者选择错误。

C++设计成尽可能与C兼容，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序设计环境。

标准程序库

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

C++标准程序库充分吸收了C标准程序库，并佐以少许的修改，使其与C++良好的运作。另一个大型的程序库部分，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（如：向量和链表），迭代器（广义指针）提供容器以类似数组的访问方式，以及算法进行搜索和排序的运算。此外还提供了（multi）map（关系数组）和（multi）set，它们都使用兼容的界面。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，即可访问程序库里的功能。C++提供69个标准表头，其中19个不再赞成使用。

使用标准库（例如：使用 std::vector 或 std::string 来取代C风格的数组）有助于导向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／输出流、国际化、诊断、C程序库子集，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：陈述性宣告，类似函数的强制转型，new/delete操作符，布尔类型，参考类型，默认参数，函数重载，名字空间，类别（包括所有和类别相关的特性，如继承、成员函数、虚函数、抽象类别和构造函数），操作符重载，模板， :: 操作符，异常处理和运行时期识别。

和普遍认为的相反，C++不是第一个正式引入 const 关键字的语言。80年代早期，Bjarne Stroustrup和Dennis Retchie讨论之后提供了在C语言中readonly/writeonly的实现机制，并在带类别的C中获取了一定经验。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。

C++在某些案例中（见下“与C不兼容之处”），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++的定义不兼容。不过，C99也引入了不存在于C++的特性，如：可变参数宏，和以数组作为参数的较佳处理；某些C++编译器可能实现若干特性，以作为扩展，但其余部分并不匹配现存的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语言一样是意味着 内存区域 ，而不是 类的实例 ，在其它绝大多数的面向对象语言也是如此。举例来说，在C和C++中，语句 int i; 定义一个 int 类型的对象，这就是变量的值 i 将在赋值时，所存入的内存区域。

C++语言中的const关键字

const 是一个C和C++语言的关键字，意思是宣告一个常数(不能改变的变量)，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，是类型的一部分。

以下是和C语言兼容的用法：

intm=1,n=2;// int 类型的对象constinta=3;// const int 类型的对象intconstb=4;//同上constint*p//指向 const int 类型对象的指针intconst*q;//同上int*constx;//指向 int 类型对象的 const 指针；注意 const 的位置constint*constr;//指向 const int 类型对象的 const 指针intconst*constt;//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，

constintmax_len=42;inta[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。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。

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针类型，但C++不允许。下列是有效的C代码：

/* 從 void * 隱式轉換為 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 new 和 class ，它们在C程序中，是可以作为识别字（例：变量名）的。

C99去除了一些不兼容之处，也支持了一些C++的特性，如 // 注解，以及在代码中混合宣告。不过C99也纳入几个和C++冲突的新特性（如：可变长度数组、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++中调用的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：

#includeintmain(){std::cout<<"Hello, world!"<<std::endl;return0;}

这里也可以使用using指令减少重复的std::：

#includeusingnamespacestd;intmain(){cout<<"Hello, world!"<<endl;return0;}

你可以用“\n”代替以上代码里的“endl”，不过必须用在句子的后端。请不要把斜线（/）和反斜线（\）混淆。

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

根据ISO C++的规定，全局main函数必须返回int。 以下的形式是必须被实现支持的：

intmain(){// ...}

以及

intmain(intargc,char*argv[]){// ...}

尽管如此，但在一些编译器（例如Visual C++）上，

// 永远不要这么写，除非放弃兼容性voidmain(){// ...}

也被支持。

语言特性

操作符

预处理器

C++主要有三个编译阶段：预处理、转译成目标代码和链接（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 替换成源代码，然后送到下一个编译阶段。

预处理器指令和宏

预处理指令的运作方式是根据用户定义的规则，简单的把记号字符序列置换成其它的记号字符序列。它们进行宏置换、含入其它的文件（由底层至高级的特性，例如包含模块／包／单元／组件）、条件式编译和条件式含入。例如：

#define PI 3.1415926535897932384626433832795028841971693993751

每次在源代码现的 PI ，将会替换为 3.1415926535897932384626433832795028841971693993751 。另一个普遍的例子是

#include

它从标准库表头 iostream 含入（导入）所有的符号。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。

模板

模板（Template）指C++编程语言中的函数模板（function template）与类别模板（class template），这种观念是取材自Simula的泛型程序设计。它采用typename和class两个关键字，来标识模板类别的类型参数。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

在面向对象对象程序设计术语中，对象（object）是数据（data）和处理数据的指令（instructions）的联合（association）。模拟（simulate）实际世界（real-world），对象有三种特质（characteristics）：状态（State）、行为（Behavior）、 同一性身份 （ 英语 ： Identity (object-oriented programming) ） ，并且使用消息（message）来引发彼此的交互。类别（class）为对象的蓝图或工厂，定义了对象的抽象特质，包括对象的属性特质和对象的行为特质，属性的值即是对象的状态，行为即是对象能够做的事。

C++为类别构成式面向对象程序设计语言（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数据抽象化、封装、模块化、继承、子类型多态、对象状态的自动初始化。C++中，一个类别即为一个类型，加上封装，一个类别即为一个抽象数据类型（Abstract Data Type，ADT），继承、多态、模板都加强了类别的可抽象性。在C++可以使用class或struct这两个关键字宣告类别（class），而使用new操作符实例化类别产生的实例（instance）即为对象，是一等公民。C/C++以数据成员（data member）表达属性，以成员函数（member function）表达行为。

声明一个Car class：

classCar{private:intIsRunning;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）是将数据和处理数据的程序（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）：该类别的派生类可以访问、使用该类别的此成员。外界用户不可以访问、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。

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

继承

继承（Inheritance）是指子类（subclass）继承超类别（superclass），会自动获取超类别除私有特质外的全部特质，同一类别的所有实例都会自动有该类别的全部特质，做到代码再用（reuse）。C++只支持类别构成式继承，虽然同一类别的所有实例都有该类别的全部特质，但是实例能够共享的实例成员只限成员函数，类别的任何实例数据成员乃每个实例独立一份，因此对象间并不能共享状态，除非特质为参考类型的属性，或使用指针来间接共享。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对象类别之间的层次结构体系（hierarchy）。

保护继承（protected inheritance）：基类的公有或保护内容可以被派生类，以及由此派生的其他类别使用。但是基类对外界用户是不可见的。派生类的用户不能访问基类的内容、不能把派生类别转换为基类的指针或引用。

私有继承（private inheritance）：基类的公有或保护内容仅可以被派生类访问，含义是“implemented-in-term-of”。但基类对派生类的子类或派生类的用户都是不可见的。派生类的子类或派生类的用户都不能访问基类的内容、不能把派生类转换为基类的指针或引用。

C++支持多重继承（multiple inheritance，MI）。多重继承（multiple inheritance，MI）的优缺点一直广为用户所争议，许多语言并不支持多重继承，而改以单一继承和接口继承（interface inheritance），而另一些语言改以单一继承和混入（mixin）。C++支持虚继承（Virtual Inheritance）用以解决多重继承的 菱形问题 （ 英语 ： Diamond problem ） 。

多态

除了封装与继承外，C++还提供了多态功能，面向对象的精神在于多态（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，使用多态可创建起继承体系（Inheritance hierarchy）。类别（class）与继承只是达成多态中的一种手段，所以称面向对象而非面向类。

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）实现多态的方法即参数化类型（Parameterized Types），是使用宏（marco）的“代码膨胀法”达到多态效果。

类型转换（type cast）也是一种区域（ad hoc）多态的概念，C++提供dynamic_cast, static_cast等运算对象来实现强制类型转换（Coercion）。

运算对象重载（operator overloading）或函数重载（function overloading）也算是多态的概念。

分析和处理C++源代码

C/JAVA/CSharp都可以用某种 LR 剖析器（或其变形）分析文法 ，但C++是个著名的例外：请看下面的代码。

#include#includestd::vector<std::vector>table1;std::vector<std::vector>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。（然而在 C++11 中，特别规定了当处理模板时 >> 被优先视为两个 >。）

争议

“在这12年里，C++用户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，用户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，其数据显示，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：

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。

C++编译器复杂和不可靠，不适合构建人命关天类型的程序。

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。

概括说来UNIX程序员批评C++主要是由于UNIX社区与C++社区的文化差异。

一个值得注意的事情是Linux之父Linus Torvalds曾经炮轰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。

一个确定的观点是：C++是一门复杂的语言、这门语言拥有过多的特性从而难以彻底掌握；C++的某些库难以学习、掌握并应用于实际当中；很多程序员都认为C++是一个过度设计的程序语言。

参阅

《C++编程语言》（ The C++ Programming Language ）

比较Java和C++

C++托管扩展

C++/CLI

Boost C++ Libraries

参考文献

书目

The C++ Programming Language: Special Edition

Stanley B. Lippman，Josée Lajoie，Barbara E. Moo. C++ Primer. （有中文译本：人民邮电出版社出版，ISBN 978-7-115-14554-3）

Luca Cardelli and Peter Wegner, "On Understanding Types, Data Abstraction, and Polymorphism", Computing Surveys, Volume 17, Number 4, pp. 471–522, December 1985

Scott Meyers，Effective C++: 50 Specific Ways to Improve Your Programs and Design (2nd Edition) (Addison-Wesley Professional Computing Series)

Scott Meyers，Effective STL: 50 Specific Ways to Improve Your Use of the Standard Template Library (Addison-Wesley Professional Computing Series)

The C++ Standard Library: A Tutorial and Reference

C++ Templates: The Complete Guide

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