各位CSDN的uu们你们好呀,小雅兰的全新专栏又来啦,这次的专栏主要介绍的是C++,下面,让我们进入C++的世界吧!!!
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博士在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++的发展史
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。
阶段 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理 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++23 制定ing 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++23的目标 - 知乎
C++的重要性
语言的使用广泛度
下图数据来自TIOBE编程语言社区2021年12月最新的排行榜,在30多年的发展中,C/C++几乎一 致稳居前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
- 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。
- 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。
- 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、游戏实时性高,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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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
岗位需求
笔试题
腾讯校招笔试真题_C++工程师、golang工程师_牛客网
2021奇安信校招笔试真题_C++工程师_牛客网
2021网易校招笔试真题_C++工程师_牛客网
近两年来校招笔试主要变化:
- 基本上都采用在线oj方式,成本低,效率高
- 企业对代码能力要求越来越高
- 中小厂的笔试可能还有选择题,大厂的笔试一般都是3个以上的算法题,而且普遍有一定难度
一定要多多敲代码,坚持刷题!!!
面试题
- 自我介绍
- 你的云备份项目讲一下, 用了哪些技术? 【项目】
- 堆栈申请空间有什么区别? 【C++】
- 不释放空间会导致什么?----内存泄漏 【C++】
- 内存泄露的检测?解决办法?了解哪些内存泄露检测工具? 【C++】
- 如果说有很多的数据,现在应该使用什么数据结构来保证对这些数据操作的效率?【数据结构/算法】
- 讲一下红黑树 【数据结构/算法】
- 红黑树和 AVL 的区别? 红黑树最多几次旋转可以保持平衡?【数据结构/算法】
- 你了解红黑树的旋转吗? 【数据结构/算法】
- 写代码, 字符串匹配, 不允许使用 C++,使用 C语言? 【数据结构/算法】
- 问题, 现在有大量有序数据,你能不能设计一个高效的算法,把这个有序数据随机打乱?要 求:使用 rand 函数, 说了一个 复杂度 nlogn, 问还有没有更好的想法,进行改进?【数据结构/算法】
- 自我介绍
- 实习项目 【项目】
- C++ 面向对象特性,C++ 中多态实现机制,虚继承是如何处理二义性的问题的? 【C++】
- 智能指针 【C++】
- TCP三次握手、四次挥手,TCP 如何实现可看到传输? 【网络】
- 当三次握手第三次报文丢掉时,此时服务器端、客户端分别处于什么状态? 【网络】
- 为什么要等待2MSL?如果有大量的连接处于TIME_WAIT状态,有何影响? 【网络】
- UDP如何实现可靠传输? 【网络】
- mysql数据库存储引擎?B+树比B树好在哪里?数据库事务及特性 【数据库】
- 进程间通信方式,进程和线程的区别 【操作系统】
- 虚拟内存到物理内存如何映射的?常见的页面置换算法有哪些? 【操作系统】
- map,unorder_map区别和应用场景 【C++】
- ector、list区别? 【C++】
- 算法题:反转单链表 【数据结构/算法】
- 算法题:二叉树的最大路径和 【数据结构/算法】
从校招中公司岗位的技能要求,以及学长面经总结了解到,公司在校招期间更看重学生的基础, 最主要是:语言(至少掌握一门面向对象语言java/C++)、数据结构、操作系统、网络、数据库、 设计模式等。
如何学习C++
学习C语言需要多多练习,学习数据结构需要多多思考,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《(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。
用一年时间如何能掌握 C++ ? - 知乎
如果题主认为的「精通」是指上述所指的第二层次,那么我估计一年全职时间也未足够「精 通」。首先,阅读这些书籍本身也需要不少时间,而且对于一般人来说(指除了一些学习记忆能 力超强的人),很可能需要阅读几遍才能记住一些细节。另外,阅读后必须要练习。除了入门的 习题外,还需要做一些工程向的项目,才能了解各种语法、编程范式的使用方法及时机,理想地 建议参与一些开源项目。然而,学习是需要不断思考并把结果沉淀,方法包括与朋友讨论、写博客、写知乎答案等,这些都需要时间。
建议不要把「精通C++」作为一个一年目标,应该要把学习语言作为一个持续的过程,同时要把语言运用在具体的应用场合中。
“21天教你学会C++” | 酷 壳 - CoolShell
自己怎么学
多总结
- 写博客:经常写博客不仅可以记录自己学习的历程,知识点的认识,更是复习的一把神兵利器。
- 中后期画思维导图总结:画思维导图软件比如:xmind、imindmap等。
常看书
合理的看书安排,切记贪,缓缓图之,否则容易走火入魔。
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
牛客网:牛客网专项练习_校招题库练习题_行测题库考点考题
Leetcode:题库 - 力扣 (LeetCode) 全球极客挚爱的技术成长平台
C++是在C的基础之上,容纳进去了面向对象编程思想,并增加了许多有用的库,以及编程范式 等。熟悉C语言之后,对C++学习有一定的帮助。
- 补充C语言语法的不足,以及C++是如何对C语言设计不合理的地方进行优化的,比如:作用 域方面、IO方面、函数方面、指针方面、宏方面等。
- 为后续类和对象学习打基础。
C++关键字(C++98)
C++总计63个关键字,C语言32个关键字。
ps:下面我们只是看一下C++有多少关键字,不对关键字进行具体的讲解。
小雅兰的第一个C++程序
#include<iostream> using namespace std; int main() {cout << "hello world!!!" << endl;return 0; }
这个程序看上去很简单,其实暗藏玄机,以现在的知识想要把这些原理解释清楚还非常困难,下面,我们一起来看看其中暗藏的知识吧!!!
因为C++兼容C
所以写的C语言的程序也可以在C++的项目中运行
#include<stdio.h> int main() {printf("hello world!!!\n");return 0; }
#include<iostream> //这一行是干什么的?为什么要有这一行 using namespace std; int main() {cout << "hello world!!!" << endl;return 0; }
仍然是以C语言为例:
#include<stdio.h> int rand = 0; int main() {printf("hello world!!!\n");printf("%d\n", rand);return 0; }
本来这个程序,是可以正常运行的,但是包了stdlib这个头文件之后,就报错了。
噢~~原来是存在命名冲突的问题。
在C语言中,出现了这样的问题,就只能把变量名换了。
命名空间
在C/C++中,变量、函数和后面要学到的类都是大量存在的,这些变量、函数和类的名称将都存 在于全局作用域中,可能会导致很多冲突。使用命名空间的目的是对标识符的名称进行本地化, 以避免命名冲突或名字污染,namespace关键字的出现就是针对这种问题的。
命名空间定义
定义命名空间,需要使用到namespace关键字,后面跟命名空间的名字,然后接一对{}即可,{}中即为命名空间的成员。
#include<stdio.h> #include<iostream> namespace zyl {int rand = 10; } int main() {//::是域作用限定符printf("%d\n", zyl::rand);return 0; }
// 1. 正常的命名空间定义 namespace zyl {// 命名空间中可以定义变量/函数/类型int rand = 10;int Add(int left, int right){return left + right;}struct Node{struct Node* next;int val;}; }
int main() {//::是域作用限定符printf("%d\n", zyl::rand);printf("%d\n", zyl::Add(1, 2));struct zyl::Node node;return 0; }
//2. 命名空间可以嵌套 namespace N1 {int a;int b;int Add(int left, int right){return left + right;}namespace N2{int c;int d;int Sub(int left, int right){return left - right;}} }
//3. 同一个工程中允许存在多个相同名称的命名空间,编译器最后会合成同一个命名空间中。 // ps:一个工程中的test.h和上面test.cpp中两个N1会被合并成一个 // test.hnamespace N1 {int Mul(int left, int right){return left * right;} }
注意:一个命名空间就定义了一个新的作用域,命名空间中的所有内容都局限于该命名空间中
using namespace zyl;(全部展开(授权))
using zyl::Add;(部分展开(授权))
命名空间使用
命名空间中成员该如何使用呢?
命名空间的使用有三种方式:
加命名空间名称及作用域限定符
int main() {printf("%d\n", N::a);return 0; }
使用using将命名空间中某个成员引入
using N::b;int main() {printf("%d\n", N::a);printf("%d\n", b);return 0; }
使用using namespace 命名空间名称 引入
using namespce N;int main() {printf("%d\n", N::a);printf("%d\n", b);Add(10, 20);return 0; }
C++输入&输出
新生婴儿会以自己独特的方式向这个崭新的世界打招呼,C++刚出来后,也算是一个新事物,
那C++是否也应该向这个美好的世界来声问候呢?我们来看下C++是如何来实现问候的。
之前小雅兰的第一个C++程序:
#include<iostream> // std是C++标准库的命名空间名,C++将标准库的定义实现都放到这个命名空间中 using namespace std; int main() {cout<<"Hello world!!!"<<endl;return 0; }
- 使用cout标准输出对象(控制台)和cin标准输入对象(键盘)时,必须包含< iostream >头文件
- 以及按命名空间使用方法使用std。
- cout和cin是全局的流对象,endl是特殊的C++符号,表示换行输出,他们都包含在包含< iostream >头文件中。
- 是流插入运算符,>>是流提取运算符。
- 使用C++输入输出更方便,不需要像printf/scanf输入输出时那样,需要手动控制格式。
- C++的输入输出可以自动识别变量类型。
- 实际上cout和cin分别是ostream和istream类型的对象,>>和也涉及运算符重载等知识。这些知识小雅兰之后再介绍。
注意:早期标准库将所有功能在全局域中实现,声明在.h后缀的头文件中,使用时只需包含对应 头文件即可,后来将其实现在std命名空间下,为了和C头文件区分,也为了正确使用命名空间, 规定C++头文件不带.h;旧编译器(vc 6.0)中还支持格式,后续编译器已不支持,因 此推荐使用+std的方式。
拓展小知识:console 控制台!!!!!
#include <iostream> using namespace std; int main() {int a;double b;char c;// 可以自动识别变量的类型cin >> a;cin >> b >> c;cout << a << endl;cout << b << " " << c << endl;return 0; }
关于cout和cin还有很多更复杂的用法,比如控制浮点数输出精度,控制整形输出进制格式等 等。因为C++兼容C语言的用法,这些又用得不是很多,小雅兰就不展开介绍啦。后续如果有需要,我们再配合文档学习。
这个代码还可以这样写:
#include <iostream> using std::cout; using std::endl; using std::cin; int main() {int a;double b;char c;// 可以自动识别变量的类型cin >> a;cin >> b >> c;cout << a << endl;cout << b << " " << c << endl;return 0; }
因为全部展开可能会带来一些麻烦,所以有时候就不把命名空间全部展开。
std命名空间的使用惯例:
std是C++标准库的命名空间,如何展开std使用更合理呢?
- 在日常练习中,建议直接using namespace std即可,这样就很方便。
- using namespace std展开,标准库就全部暴露出来了,如果我们定义跟库重名的类型/对 象/函数,就存在冲突问题。该问题在日常练习中很少出现,但是项目开发中代码较多、规模 大,就很容易出现。所以建议在项目开发中使用,像std::cout这样使用时指定命名空间 + using std::cout展开常用的库对象/类型等方式。
好啦,小雅兰今天的分享就到这里啦,C++很难,所以要更努力地去学!!!
学业尚未成功, 同志仍需努力!!!