【C++初阶】前言——C++的发展简述及学习方法分享

  行业动态     |      2024-01-24 01:05

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目录

前言

什么是C++

C++语言和C语言的关系

C++发展史

每个阶段的版本内容

C++的重要性

语言的使用广泛度

在工作领域

在校招领域

如何学习C++

别人怎么学

自己怎么学习

多总结——写博客

思维导图

常看书

勤刷题



前言

之前我们一直分享C语言和使用C语言完成数据结构的初阶的文章,今天我们正式进入C++的学习,这篇文章主要是给大家带来的是C++由来以及和C语言的区别、更主要的是和大家分享自己的学习方法,给一些我的建议


什么是C++

 

C语言是结构化和模块化的语言,适合处理较小规模的程序。对于复杂的问题,规模较大的
程序,需要高度的抽象和建模时,C语言则不合适。为了解决软件危机, 20世纪80年代, 计算机
界提出了OOP(object oriented programming:面向对象)思想,支持面向对象的程序设计语言
应运而生。

1982年,Bjarne Stroustrup博士C语言的基础上引入并扩充了面向对象的概念,发明了一
种新的程序语言。
为了表达该语言与C语言的渊源关系,命名为C++。
因此:C++是基于C语言而产生的,它既可以进行C语言的过程化程序设计,又可以进行以抽象数据类型为特点的基于对象的程序设计,还可以进行面向对象的程序设计。


C++语言和C语言的关系

C++是在C语言的基础之上的,C++是兼容C语言的、用来弥补C语言的不足、容纳进去了面向对象的编程思想、并增加了许多有用的库,以及编程范式。


C++发展史

1979年,贝尔实验室的本贾尼等人试图分析unix内核的时候,试图将内核模块化,于是在C
语言的基础上进行扩展,增加了类的机制,完成了一个可以运行的预处理程序,称之为C with
classes。 

语言的发展就像是练功打怪升级一样,也是逐步递进,由浅入深的过程。我们先来看下C++的历
史版本。

每个阶段的版本内容

C with classes
类及派生类、公有和私有成员、类的构造和析构、友元、内联函数、赋值运算符
重载等

C++1.0
添加虚函数概念,函数和运算符重载,引用、常量等
C++2.0
更加完善支持面向对象,新增保护成员、多重继承、对象的初始化、抽象类、静
态成员以及const成员函数
C++3.0
进一步完善,引入模板,解决多重继承产生的二义性问题和相应构造和析构的处

C++98
C++标准第一个版本,绝大多数编译器都支持,得到了国际标准化组织(ISO)和美
国标准化协会认可,以模板方式重写C++标准库,引入了STL(标准模板库)
C++03

C++标准第二个版本,语言特性无大改变,主要:修订错误、减少多异性
C++05
C++标准委员会发布了一份计数报告(Technical Report,TR1),正式更名C++0x,即:计划在本世纪第一个10年的某个时间发布
C++11
增加了许多特性,使得C++更像一种新语言,比如:正则表达式、基于范围for循
环、auto关键字、新容器、列表初始化、标准线程库等
C++14
对C++11的扩展,主要是修复C++11中漏洞以及改进,比如:泛型的lambda表
达式,auto的返回值类型推导,二进制字面常量等
C++17
在C++11上做了一些小幅改进,增加了19个新特性,比如:static_assert()的文
本信息可选,Fold表达式用于可变的模板,if和switch语句中的初始化器等
C++20
自C++11以来最大的发行版,引入了许多新的特性,比如:模块(Modules)、协
程(Coroutines)、范围(Ranges)、概念(Constraints)等重大特性,还有对已有
特性的更新:比如Lambda支持模板、范围for支持初始化等

C++还在不断的向后发展。但是:现在公司主流使用还是C++98和C++11,所有大家不用追求最
新,重点将C++98和C++11掌握好,等工作后,随着对C++理解不断加深,有时间可以去琢磨下更
新的特性。


C++的重要性

语言的使用广泛度

下图数据来自TIOBE全球编程语言社区2023年9月最新的排行榜。不仅实在今年九月,在30多年的发展中C/C++几乎一直稳居前5.

 

TIOBE 编程语言社区排行榜是编程语言流行趋势的一个指标,每月更新,这份排行榜排名基于互
联网上有经验的程序员、 课程和第三方厂商的数量。排名使用著名的搜索引擎(诸如 Google、
MSN、Yahoo!、Wikipedia、YouTube 以及 Baidu 等)进行计算。
注意:排名不能说明那个语言好,那个不好,每门编程语言都有适应自己的应用场景。 


在工作领域

1. 操作系统以及大型系统软件开发
所有操作系统几乎都是C/C++写的,许多大型软件背后几乎都是C++写的,比如:
Photoshop、Office、JVM(Java虚拟机)等,究其原因还是性能高,可以直接操控硬件。
2. 服务器端开发
后台开发:主要侧重于业务逻辑的处理,即对于前端请求后端给出对应的响应,现在主流采
用java,但内卷化比较严重,大厂可能会有C++后台开发,主要做一些基础组件,中间件、
缓存、分布式存储等。服务器端开发比后台开发跟广泛,包含后台开发,一般对实时性要求
比较高的,比如游戏服务器、流媒体服务器、网络通讯等都采用C++开发的。
3. 游戏开发
PC平台几乎所有的游戏都是C++写的,比如:魔兽世界、传奇、CS、跑跑卡丁车等,市面上
相当多的游戏引擎都是基于C++开发的,比如:Cocos2d、虚幻4、DirectX等。三维游戏领
域计算量非常庞大,底层的数学全都是矩阵变换,想要画面精美、内容丰富、游戏实时性
搞,这些高难度需求无疑只能选C++语言。比较知名厂商:腾讯、网易、完美世界、巨人网
络等。
4. 嵌入式和物联网领域
嵌入式:就是把具有计算能力的主控板嵌入到机器装置或者电子装置的内部,能够控制这些
装置。比如:智能手环、摄像头、扫地机器人、智能音响等。

谈到嵌入式开发,大家最能想到的就是单片机开发(即在8位、16位或者32位单片机产品或者
裸机上进行的开发),嵌入式开发除了单片机开发以外,还包含在soc片上、系统层面、驱动
层面以及应用、中间件层面的开发。
常见的岗位有:嵌入式开发工程师、驱动开发工程师、系统开发工程师、Linux开发工程
师、固件开发工程师等。
知名的一些厂商,比如:以华为、vivo、oppo、小米为代表的手机厂;以紫光展锐、乐鑫为
代表的芯片厂;以大疆、海康威视、大华、CVTE等具有自己终端业务厂商;以及海尔、海
信、格力等传统家电行业。
随着5G的普及,物联网(即万物互联,)也成为了一种新兴势力,比如:阿里lot、腾讯lot、京
东、百度、美团等都有硬件相关的事业部。

5. 数字图像处理
数字图像处理中涉及到大量数学矩阵方面的运算,对CPU算力要求比较高,主要的图像处理
算法库和开源库等都是C/C++写的,比如:OpenCV、OpenGL等,大名鼎鼎的Photoshop
就是C++写的。
6. 人工智能
一提到人工智能,大家首先想到的就是python,认为学习人工智能就要学习python,这个
是误区,python中库比较丰富,使用python可以快速搭建神经网络、填入参数导入数据就
可以开始训练模型了。但人工智能背后深度学习算法等核心还是用C++写的。
7. 分布式应用
近年来移动互联网的兴起,各应用数据量业务量不断攀升;后端架构要不断提高性能和并发
能力才能应对大信息时代的来临。在分布式领域,好些分布式框架、文件系统、中间组件等
都是C++开发的。对分布式计算影响极大的Hadoop生态的几个重量级组件:HDFS、
zookeeper、HBase等,也都是基于Google用C++实现的GFS、Chubby、BigTable。包括分
布式计算框架MapReduce也是Google先用C++实现了一套,之后才有开源的java版本。
除了上述领域外,在:科学计算、浏览器、流媒体开发、网络软件等都是C++比较适合的场景,
作为一名老牌语言的常青树,C++一直霸占编程语言前5名,肯定有其存在的价值。


在校招领域

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如何学习C++

学习C语言需要多多练习,学习数据结构要多多画图思考,那学习C++呢?

别人怎么学

以下引用自2010年8月号《程序员》刊登的拙文《C++强大背后》最后一段:
C++缺点之一,是相对许多语言复杂,而且难学难精。许多人说学习C语言只需一本K&R《C程序
设计语言》即可,但C++书籍却是多不胜数。我是从C进入C++,皆是靠阅读自学。在此分享一点
学习心得。个人认为,学习C++可分为4个层次:
第一个层次,C++基础 (平平常常)
挑选一本入门书籍,如《C++ Primer》、《C++大学教程》或Stroustrup撰写的经典
《C++程序设计语言》或他一年半前的新作《C++程序设计原理与实践》,而一般C++课程也
止于此,另外《C++ 标准程序库》及《The C++ Standard Library Extensions》可供参
考;
第二个层次,正确高效的使用C++ (驾轻就熟)
此层次开始必须自修,阅读过《(More)Effective C++》、《(More)Exceptional C++》、
《Effective STL》及《C++编程规范》等,才适宜踏入专业C++开发之路;
第三个层次,深入解读C++ (出神入化)
关于全局问题可读《深入探索C++对象模型》、《Imperfect C++》、《C++沉思录》、
《STL源码剖析》,要挑战智商,可看关于模版及模版元编程的书籍如《C++
Templates》、《C++设计新思维》、《C++模版元编程》;
第四个层次,研究C++ (返璞归真)
阅读《C++语言的设计和演化》、《编程的本质》(含STL设计背后的数学根基)、C++标准文
件《ISO/IEC 14882:2003》、C++标准委员会的提案书和报告书、关于C++的学术文献。由
于我主要是应用C++,大约只停留于第二、三个层次。然而,C++只是软件开发的一环而
已,单凭语言并不能应付业务和工程上的问题。建议读者不要强求几年内“彻底学会C++的知
识”,到达第二层左右便从工作实战中汲取经验,有兴趣才慢慢继续学习更高层次的知识。
虽然学习C++有难度,但也是相当有趣且有满足感的。 


自己怎么学习

多总结——写博客

都说好记性不如烂笔头,固定的将自己的学习笔记和内容分享在CSDN,不仅在写博客的过程中让自己深入思考自己所学习的内容,也为自己后面的复习提供便利之处,更能和CSDN上面的大牛交流。学习C++一定要做笔记,不像我们之前学习C语言很多人虽然只听课不做笔记,也觉得自己学的很好,但是C++语法特性繁琐复杂,光听课是很难深入理解的。

思维导图

现在是信息流的社会,碎片化信息越来越多,思维导图能够很好的将碎片化的信息整合起来。思维导图都已经成为构建思路、了解知识、梳理框架、要点总结的必备软件。运用思维导图能够让你思路更加清晰。

常看书

我们现在只处于看见C++大门的阶段,还算不上入门。合理的看书按排,不要心存贪念,更不要走火入魔。

初窥门径

入门阶段,找一本简单、薄一点的书快速入门,《C++程序设计》就挺适合的,可以简
单快速了解C++的语法特性。

潜心修行

当C++学习过半之后,大概继承和多态学完,建议看下《Effective C++》,该书以建议
的方式告诉你如何写出更好的C++程序,看和不看差别非常大。C++课程系统学完后,有时间可以看下《C++编程思想》对讲过的知识点融会贯通,该本书有一定深度,从原理方面对C++语法进行介绍。《C++ Prime》可以当成工具书对待,有不清楚的语法特性可以快速去查,建议工作之
后可以利用闲暇时间慢慢品味下。

深入浅出

这两本书都有一定难度,如果基础知识掌握不扎实,不建议看,强烈建议好好把基础知
识打扎实。
《STL源码剖析》将六大组件逐一剖析,看完之后对STL的设计框架以及内部实现原理
有更深的认识,面试时可以游刃有余和面试官交锋。
《深度探索C++对象模型》会让你对C++语法设计原理有更深层次的认识,有些疑惑的
知识点看完之后里面就清晰了。

勤刷题

刷题可以让我们更快、更深入的理解知识点,锻炼我们的编程思维,更何况在以后的校招中也是通过做题来筛选的。

牛客网

LeetCode

洛谷


我们既然已经选择C++方向,肯定是以后要靠这门语言支撑我们找工作的,把这门语言作为我们的长期目标,都说万事开头难任何东西都是从简到繁的,就像我们开始学习C语言的时候也是什么都不懂,搭个框架printf、scanf。随着学习的深入,我们也是慢慢成长起来。