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一、C++语言
二、C与C++语言的区别
2.1 预处理器
2.2 标准库
2.3 类型
2.4 函数重载
2.5 内存管理
2.6 输入输出函数
2.7 关键字
三、C++的基本结构
一、C++语言
C++语言是一种高级编程语言，由Bjarne Stroustrup在20世纪80年代初设计和开发。它是C语言的扩展，增加了面向对象编程（OOP）的特性。
以下是C++语言的一些特点：
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面向对象编程（OOP）：C++提供了类、对象、继承、多态等OOP的概念和特性，使得代码更易于组织、理解和维护。
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高效性：C++语言的编译和执行速度很快，它能够直接访问硬件和操作系统资源，提供了高度的控制能力。
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泛型编程：C++支持泛型编程，通过使用模板（Template）可以编写可复用的代码，提高开发效率。
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强大的标准库：C++标准库提供了丰富的函数和类，包括容器、算法、输入输出等，使得开发人员可以更轻松地实现各种功能。
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兼容性：C++是C语言的扩展，与C语言兼容，可以直接使用C语言的代码和库。
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可移植性：C++语言可以在不同的操作系统和硬件平台上运行，具有很高的可移植性。
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扩展性：C++语言可以通过添加自定义的类和函数，扩展其功能，满足不同的需求。
总的来说，C++是一种通用的、高性能的编程语言，广泛应用于各种领域，包括游戏开发、嵌入式系统、图形界面等。
二、C与C++语言的区别
2.1 预处理器
1. C预处理器中的宏定义不支持函数样式的宏，而C++预处理器中可以使用函数样式的宏。例如，下面的代码在C中是不合法的，但在C++中是合法的：
#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
2. C预处理器中的字符串化运算符#将参数转换为字符串，但C++预处理器中的字符串化运算符不会转换预定义的宏参数。例如，在C中可以使用以下代码：
#define PRINT(x) printf(#x " = %d\n", x)
但在C++中，上述代码是不合法的。
3. C预处理器中的条件编译指令#if和#elif不支持C++中的const表达式。在C中，条件表达式必须使用宏定义，而在C++中可以使用const变量或枚举常量。例如，在C中，以下代码是合法的：
#define DEBUG_ENABLED
#if DEBUG_ENABLED == 1
// ...
#endif
但在C++中，以下代码是合法的：
const int DEBUG_ENABLED = 1;
#if DEBUG_ENABLED
// ...
#endif
4. 在C++中，可以使用#include_next指令来包含下一个文件，但在C中不支持该指令。
这些是C和C++预处理器之间一些明显的细节区别，根据具体的编译器和版本，可能会有其他一些细微的区别。
以下是C与C++的预处理器细节的区别表格：
| 特性 | C 预处理器（C preprocessor） | C++ 预处理器（C++ preprocessor） |
|---|---|---|
| 宏的定义 | 使用#define关键字定义宏 |
使用#define关键字定义宏 |
| 宏的参数 | 只支持简单的变量替换 | 支持函数样式的宏定义，可以使用参数 |
| 宏重定义 | 可以用#undef取消宏的定义 |
可以用#undef取消宏的定义 |
| 条件编译 | 使用#if、#ifdef、#ifndef、#else、#elif和#endif进行条件编译 |
使用与C相同的条件编译指令 |
| 文件包含 | 使用#include指令包含其他文件 |
使用#include指令包含其他文件 |
| 预定义宏 | 有一些预定义宏，如__FILE__（当前文件名）、__LINE__（当前行号）等 |
具有与C相同的预定义宏，如__FILE__（当前文件名）、__LINE__（当前行号）、__DATE__（当前日期）等 |
| 内置宏 | 没有内置宏 | 具有一些额外的内置宏，如__cplusplus（定义为C++版本） |
| 字符串化 | 使用#操作符将宏参数转换为字符串形式 |
使用#操作符将宏参数转换为字符串形式 |
| 运算符连接 | 使用##操作符可以将两个标识符连接为一个标识符 |
使用##操作符可以将两个标识符连接为一个标识符 |
| 可变参数 | 不支持可变参数宏 | 支持可变参数宏 |
| 嵌套宏 | 不支持嵌套宏 | 支持嵌套宏 |
| 错误处理 | 可以使用#error指令生成编译错误消息 |
可以使用#error指令生成编译错误消息 |
| 特殊字符处理 | 特殊字符#在宏中会被替换为字符串化操作符，需要使用##来表示实际的#字符 |
特殊字符#可以直接在宏中使用 |
需要注意的是，虽然C++的预处理器与C预处理器有一些细节上的差异，但它们的大部分功能和用法是相似的。
2.2 标准库
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C标准库：C标准库是C语言的标准库，它提供了一些基本的功能，如输入输出、字符处理、字符串处理、数学函数等。C标准库的函数的命名规则是以"stdio.h"、"stdlib.h"等头文件为主的，函数名往往比较简单，如printf、scanf等。
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C++标准库：C++标准库是C++语言的标准库，它不仅包含了C标准库的功能，还提供了更多的功能。C++标准库的函数的命名规则是以"iostream"、"fstream"等头文件为主的，函数名往往比较复杂，如cout、cin等。C++标准库还提供了一些面向对象的功能，如容器、迭代器、算法等。
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C++标准库中的容器和算法：C++标准库提供了丰富的容器和算法，如vector、list、set、map等容器，以及sort、search等算法。这些容器和算法可以方便地操作数据，提高编程效率。
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C++标准库的命名空间：C++标准库中的函数和类都定义在了std命名空间中，所以使用时需要加上std::前缀。例如，使用cout和cin时要写成std::cout和std::cin。
下面是C和C++语言标准库的一些区别：
| C标准库 | C++标准库 | |
|---|---|---|
| 输入输出 | 标准I/O库（如stdio.h），提供了基本的输入输出函数（如printf和scanf） | iostream库，提供了更强大和灵活的输入输出能力，通过iostream对象和运算符重载实现 |
| 字符串 | 标准字符串库（如string.h），提供了字符串操作函数（如strlen和strcpy） | string库，提供了string类，用于处理字符串，并提供了更多的字符串操作功能 |
| 数学 | math库，提供了数学函数（如三角函数、对数函数等） | cmath库，提供了数学函数，并以函数模版的方式提供了更多的数学操作功能 |
| 内存管理 | malloc和free函数，用于动态分配和释放内存空间 | new和delete运算符，用于动态分配和释放内存空间，并提供了更好的内存管理功能 |
| 容器 | N/A | 提供了各种容器类（如vector、list、map等），用于存储和操作数据 |
| 迭代器 | N/A | 提供了迭代器，用于遍历容器和访问其中的元素 |
| 算法 | N/A | 提供了各种算法函数（如排序、查找等），用于对容器中的元素进行操作 |
| 异常处理 | N/A | 提供了异常处理机制，用于处理程序运行时可能出现的异常 |
| C标准库 | C++标准库 | |
|---|---|---|
| 输入输出 | stdio.h | iostream |
| 字符串 | string.h | string |
| 数学 | math.h | cmath |
| 文件操作 | stdio.h, fcntl.h | fstream |
| 动态内存 | stdlib.h | cstdlib |
| 时间 | time.h | ctime |
| 算法 | 无 | algorithm |
| 容器 | 无 | vector, list, deque, array, map, set, unordered_map, unordered_set, etc. |
| 异常处理 | 无 | exception |
| 多线程 | pthread.h | thread |
| 网络 | sys/socket.h, netinet/in.h, netdb.h, arpa/inet.h | 无 |
| 图形界面 | 无 | Qt, GTK, WinAPI, etc. |
| 正则表达式 | 无 | regex |
| 数据库 | 无 | MySQL, SQLite, etc. |
| 其他功能 | assert.h, stdarg.h, ctype.h, locale.h, stdbool.h, stdint.h, etc. | type_traits, chrono, random, complex, etc. |
2.3 类型
C语言和C++之间的类型区别如下：
| 类型 | C语言 | C++ |
|---|---|---|
| bool | 不支持 | 支持 |
| char | 8位有符号整数 | 8位有符号整数 |
| unsigned char | 8位无符号整数 | 8位无符号整数 |
| short | 16位有符号整数 | 16位有符号整数 |
| unsigned short | 16位无符号整数 | 16位无符号整数 |
| int | 16位或32位有符号整数 | 16位或32位有符号整数 |
| unsigned int | 16位或32位无符号整数 | 16位或32位无符号整数 |
| long | 32位有符号整数 | 32位有符号整数 |
| unsigned long | 32位无符号整数 | 32位无符号整数 |
| long long | 不支持 | 支持 |
| unsigned long long | 不支持 | 支持 |
| float | 32位单精度浮点数 | 32位单精度浮点数 |
| double | 64位双精度浮点数 | 64位双精度浮点数 |
| long double | 80位或128位扩展精度浮点数 | 80位或128位扩展精度浮点数 |
| void | 不返回任何值 | 不返回任何值 |
| enum | 支持 | 支持 |
| struct | 支持 | 支持 |
| union | 支持 | 支持 |
| array | 支持 | 支持 |
| pointer | 支持 | 支持 |
| reference | 不支持 | 支持 |
| class | 不支持 | 支持 |
| namespace | 不支持 | 支持 |
需要注意的是，C++继承了C语言的基本类型，同时还引入了许多新的类型，如bool、long long、reference等。
2.4 函数重载
C语言不支持函数重载，而C++语言支持函数重载。
函数重载是指在同一个作用域中，可以定义多个同名函数，但这些函数具有不同的参数列表。在调用函数时，编译器会根据函数参数的个数、类型或顺序来选择合适的函数进行调用。
在C语言中，如果需要实现类似函数重载的功能，可以使用不同的函数名或不同的参数类型来区分不同的函数。
在C++语言中，函数重载可以实现为函数名相同但参数列表不同的函数。编译器会根据调用时提供的参数来确定调用哪个函数。函数参数的个数、类型或顺序都可以用来进行函数重载。
以下是一个简单的C++函数重载表格例子：
| 函数名 | 参数1类型 | 参数2类型 | 返回类型 |
|---|---|---|---|
| add(int a, int b) | int | int | int |
| add(double a, double b) | double | double | double |
| add(int a, int b, int c) | int | int | int |
| add(double a, double b, double c) | double | double | double |
| add(string a, string b) | string | string | string |
在上面的表格中，我们定义了名为"add"的函数，并对其进行了重载。根据函数的参数类型和返回类型的不同，我们定义了几个不同版本的"add"函数。、
2.5 内存管理
C语言与C++在内存管理方面有一些细节上的区别。以下是一些主要的区别：
| 内存管理细节 | C语言 | C++ |
|---|---|---|
| malloc/free | 使用malloc动态分配内存，使用free释放内存 | 使用new动态分配内存，使用delete释放内存 |
| 数组内存管理 | 使用malloc动态分配数组内存，使用free释放数组内存 | 使用new动态分配数组内存，使用delete[]释放数组内存 |
| 构造函数和析构函数 | 无 | 使用构造函数进行对象的初始化，使用析构函数进行对象的清理 |
| new和delete的功能 | 只能动态分配和释放内存 | 可以动态分配和释放内存，还可以调用构造函数和析构函数 |
| 操作符重载 | 不支持 | 支持 |
| 异常处理 | 不支持 | 支持 |
| 智能指针 | 不支持 | 支持 |
| 对象拷贝 | 可以使用memcpy函数进行浅拷贝 | 可以使用拷贝构造函数和赋值运算符进行深拷贝 |
| RAII（资源获取即初始化） | 不支持 | 支持 |
| 内存泄漏 | 容易发生 | 容易避免 |
| 内存越界 | 难以检测和避免 | 可以通过使用标准库中的容器来避免 |
| 引用计数 | 不支持 | 可以通过使用智能指针来实现 |
| 垃圾回收 | 不支持 | 可以通过使用智能指针或垃圾回收器来实现 |
2.6 输入输出函数
| C语言输入输出函数 | C++输入输出函数 |
|---|---|
| printf() | cout << |
| scanf() | cin >> |
| puts() | cout << |
| gets() | getline(cin, variable) |
| putchar() | cout << |
| getchar() | cin.get() |
| sprintf() | stringstream |
| fscanf() | cin >> |
| fprintf() | cout << |
| getc() | cin.get() |
| putc() | cout << |
| fgets() | getline(cin, variable) |
| fputs() | cout << |
2.7 关键字
以下是C语言和C++关键字的区别和含义的表格：
| 关键字 | C语言 | C++ | 含义 |
|---|---|---|---|
| auto | 可用 | 可用 | 定义自动存储类的变量 |
| break | 可用 | 可用 | 结束循环 |
| case | 可用 | 可用 | 开关语句的标签 |
| char | 可用 | 可用 | 声明字符类型的变量 |
| const | 可用 | 可用 | 声明只读变量或只读函数参数 |
| continue | 可用 | 可用 | 结束当前循环的迭代 |
| do | 可用 | 可用 | 循环语句开始 |
| double | 可用 | 可用 | 声明双精度浮点型变量 |
| else | 可用 | 可用 | 条件语句中的替代分支 |
| enum | 可用 | 可用 | 枚举类型 |
| extern | 可用 | 可用 | 声明变量或函数是由外部定义的 |
| float | 可用 | 可用 | 声明浮点型变量 |
| for | 可用 | 可用 | 循环语句开始 |
| goto | 可用 | 可用 | 无条件跳转 |
| if | 可用 | 可用 | 条件语句开始 |
| int | 可用 | 可用 | 声明整型变量或函数返回类型 |
| long | 可用 | 可用 | 声明长整型变量 |
| register | 可用 | 不可用 | 声明寄存器存储类的变量 |
| return | 可用 | 可用 | 带返回值的函数结束 |
| short | 可用 | 可用 | 声明短整型变量 |
| signed | 可用 | 可用 | 声明有符号类型 |
| sizeof | 可用 | 可用 | 返回对象或类型的大小 |
| static | 可用 | 可用 | 声明静态存储类的变量 |
| struct | 可用 | 可用 | 结构体 |
| switch | 可用 | 可用 | 开关语句开始 |
| typedef | 可用 | 可用 | 类型定义 |
| union | 可用 | 可用 | 联合体 |
| unsigned | 可用 | 可用 | 声明无符号类型 |
| void | 可用 | 可用 | 声明无类型或无返回值 |
| volatile | 可用 | 可用 | 声明易变类型 |
| while | 可用 | 可用 | 循环语句开始 |
| new | 不可用 | 可用 | 创建动态内存对象 |
| delete | 不可用 | 可用 | 删除动态内存对象 |
| throw | 不可用 | 可用 | 抛出异常 |
| try | 不可用 | 可用 | 异常处理 |
| catch | 不可用 | 可用 | 捕获异常 |
| namespace | 不可用 | 可用 | 命名空间 |
| using | 不可用 | 可用 | 引入命名空间或标识符 |
三、C++的基本结构
C++的基本结构由以下几部分组成：
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注释：可以使用双斜杠（//）进行单行注释，或者使用斜杠加星号（/* ... */）进行多行注释。
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预处理指令：以井号（#）开头的指令，用来在编译前对代码进行处理，如#include用于包含头文件。
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命名空间：用于避免命名冲突，可以使用关键字namespace来定义命名空间。
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函数：用于封装一段可执行的代码块，包括函数头和函数体。可以使用关键字void表示无返回值，或者使用其他数据类型表示有返回值的函数。
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变量：用于存储数据的占位符，需要先声明后使用。可以使用不同的数据类型来定义变量，如int表示整型，float表示浮点型，char表示字符型等。
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表达式：由运算符和操作数组成的代码，用于进行各种数学和逻辑运算。例如，a + b表示加法运算，a > b表示比较大小。
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控制结构：用于控制程序的执行流程，包括条件语句（if-else、switch），循环语句（for、while、do-while）和跳转语句（break、continue、return）等。
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类和对象：用于面向对象编程，将数据和相关操作封装在一起。类定义了对象的属性和方法，对象是类的一个实例。
-
数组：用于存储多个相同类型的数据，可以通过索引访问和修改数组元素。
-
指针：用于存储变量的地址，可以通过指针来间接访问和修改变量的值。
下面是C++的一个基本结构的典型代码示例：
#include <iostream>
// 声明函数
void greet();
int main() {
// 调用函数
greet();
// 输出文本
std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
// 返回0表示成功
return 0;
}
// 定义函数
void greet() {
std::cout << "Welcome!" << std::endl;
}
这个代码示例包含了C++程序的一些基本结构：
- 头文件引用：
#include <iostream>引用了iostream头文件，允许使用输入输出相关的功能。 - 函数声明：
void greet();声明了一个名为greet的函数，返回类型为void，即不返回任何值。 - 主函数：
int main()是程序的入口点，返回类型为int，表示程序的执行状态。在这个示例中，主函数调用了greet函数，并输出了一条文本信息。 - 输出文本：
std::cout << "Hello, World!" << std::endl;使用std::cout对象输出了一条文本信息到标准输出流。 - 返回值：
return 0;表示程序执行成功，并返回了状态码0。
请注意这只是一个基本的代码示例，C++的语法和结构非常丰富，这里只展示了其中的一小部分。在实际的程序中，可能会包含更多的函数和逻辑。