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转向底层开发,C与C++有什么不同

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前言:

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C++的最初发明者将C++定义为C语言的超集,然而现在这种设定已经不再存在。实际上,C++增加了许多新特性并保留了C语言原有的特性。

范式

C是一种注重代码执行流程和函数调用顺序的过程式编程语言,而C++则是一种面向对象的编程语言,通过将数据和操作封装在对象中,并利用对象的实例化来实现封装、继承和多态等特性。这种范式的差异使得C++具备更高的代码组织和抽象能力,但同时也增加了代码的复杂性。

模板功能

C++的模板功能允许程序员编写可以处理多种数据类型的通用代码。通过使用模板,程序员可以在代码中定义高阶的抽象数据结构,而不需要为每种数据类型编写单独的版本。这种功能极大地提高了代码的重用性和灵活性,特别是在处理不同类型的数据时。相比之下,C语言没有内置的模板支持,程序员需要编写针对不同数据类型的函数或结构体,这会增加代码的冗余和维护的难度。

运算符重载

C++允许程序员自定义运算符的行为,称为运算符重载。这使得程序员可以更自然地定义对象的行为,比如两个同类对象在相加时执行特定的操作。运算符重载使得C++的语法更加灵活和可定制化,增加了代码的复杂性,在某些方面提升了可读性。相比之下,C语言不允许运算符重载,只能使用固定的运算符进行操作。

类型检查

C++具有更强大的类型检查功能,可以在编译时识别和纠正许多类型错误。相比之下,C语言的类型检查较为宽松,在C编译器下能通过的代码直接加入C++源代码,容易出现类型不匹配的编译错误。C++的类型检查机制可以确保编译时代码的类型安全,减少运行时的错误,但同时也增加了编译器的复杂性和限制了代码的可读性。

异常处理

C++提供了一个鲁棒的异常处理机制,用于捕获和处理异常情况。使用异常处理可以分离错误处理代码和正常程序逻辑,提高程序的可靠性和健壮性。当发生异常时,C++异常处理机制会抛出异常对象,并在上层代码中进行处理。这种机制可以提高程序的容错性和可维护性。而C语言没有内置的异常处理机制(或者由系统提供,比如setjmp/longjmp),程序员需要使用返回值来表示错误状态或使用特定的错误处理方式,这会使代码变得更加复杂和冗余。

函数默认值和函数重载

在C++中,函数可以具有默认参数值,并且可以允许多个同名但接受参数不同的函数,这有助于提高代码的灵活性和可读性。通过使用默认参数值,程序员可以在函数定义中省略某些参数的赋值,而在调用时使用默认值。而函数重载允许定义多个同名的函数,只要它们的参数类型或数量不同即可,这提高了代码的可读性和易用性。相比之下,C语言没有这样的功能,需要手动实现类似的效果,增加了代码的复杂性和冗余性。

引用

C++引入了引用这一概念,使得程序员可以以引用的方式定义变量别名或传递变量参数,从而减少了指针的使用,增强了代码的安全性。并且还可以由此实现高级编程技巧,如代理模式和回调函数。相当于C语言的指针,但更安全。

运行时类型信息(RTTI)

C++具有RTTI(运行时类型信息)特性,在运行时可以获取对象的类型信息并执行相应的操作。这种特性使得C++在运行时可以进行动态类型识别和操作。相比之下,C语言没有这样的功能,它不具备内置的RTTI机制。

内存管理

C++提供了更强大的内存管理功能,包括STL中内存分配器、智能指针等,在素质良好的工程师手中,可以自动管理对象内存释放,减少内存泄漏和野指针的问题,提高程序的稳定性和可靠性。相比之下,C语言需要程序员手动管理内存,增加了代码的复杂性和维护的难度。

面向对象特性

C++是一种面向对象的编程语言,支持封装、继承和多态等特性,可以创建类和对象,并通过对象之间的交互实现复杂的业务逻辑。这有助于提高代码的组织性和可维护性,同时减少了代码的冗余和重复。而C语言是一种过程式的编程语言,不具备面向对象编程的特性,需要通过函数调用和数据结构来实现相似的功能。

标准库支持

C++是一种支持面向对象编程特性的编程语言,具有封装、继承和多态等功能,可用于创建类和对象,并通过它们之间的交互实现复杂的业务逻辑。这种特性有助于提高代码的组织性和可维护性,同时减少了代码的冗余和重复。相反,C语言是一种过程式编程语言,不具备面向对象编程的特性,需要使用函数调用和数据结构来实现相似的功能。

可扩展性和灵活性

C++具有很好的可扩展性和灵活性,可以通过模板、宏定义和继承等方式实现自定义的特性。程序员可以利用C++的特性来扩展语言本身的功能,实现自定义的数据类型、算法和行为等。这种灵活性使得C++可以适应不同的应用场景和需求,同时提高了代码的可读性和可维护性。相比之下,C语言的语法相对固定,扩展性较差,但这也使得C语言的代码更加简洁和直接。

执行效率

C/C++的执行效率相对较高,能够充分利用底层硬件资源,包括CPU、内存和IO等,实现高性能的计算和数据处理。通过优化编译器的使用,可以通过编译器优化来提高程序的执行效率。相比之下,C语言的极限执行效率会略逊一筹,因为现代C++工程师精心设计的模板,可以在生成代码之前,做一些提前性的优化工作,相较于C来说可以达到更高的效率。

应用领域

C++作为一种编程语言,通常用于开发大型、复杂的软件系统,如游戏引擎、通信中间件、大型工业软件等。相比之下,C语言更多用于底层系统开发,如操作系统内核、嵌入式系统等。C++具有更多的高级特性,若工程师素质良好可大大提高开发效率和软件质量,而C语言则更注重与硬件的紧密结合和控制系统的性能优化。

总之,C和C++之间存在许多不同之处,这些差异使得这两种语言在不同的场景均可以有自己的杀手级应用。当然,对于高级C程序员来说,语言的不同并不是最重要的因素,许多C++的功能可以通过技巧实现。例如,使用C语言实现对象的封装、继承和多态;通过编写预处理器模拟C++模板;通过为对象类型添加额外信息来使用RTTI。C语言与生成的汇编之间的关系相对简单,有经验的开发人员可以通过C代码直接看到对应的汇编指令,在某些要求严格的场合仍然是一种很好的选择。

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