初识C++（上）——“C++”

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。

显示详细信息

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

1. 自我介绍
2. 你的云备份项目讲一下, 用了哪些技术？ 【项目】
3. 堆栈申请空间有什么区别？ 【C++】
4. 不释放空间会导致什么？----内存泄漏 【C++】
5. 内存泄露的检测？解决办法？了解哪些内存泄露检测工具？ 【C++】
6. 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】
7. 讲一下红黑树 【数据结构/算法】
8. 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】
9. 你了解红黑树的旋转吗？ 【数据结构/算法】
10. 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】
11. 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】
12. 自我介绍
13. 实习项目 【项目】
14. 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++】
15. 智能指针 【C++】
16. TCP三次握手、四次挥手，TCP 如何实现可看到传输？ 【网络】
17. 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】
18. 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】
19. UDP如何实现可靠传输？ 【网络】
20. 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】
21. 进程间通信方式，进程和线程的区别 【操作系统】
22. 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】
23. map，unorder_map区别和应用场景 【C++】
24. ector、list区别？ 【C++】
25. 算法题：反转单链表 【数据结构/算法】
26. 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

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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.h
 
namespace 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！！！