初识C++:从零开始掌握神秘之门的钥匙

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人生如寄,多忧何为 

 

目录 

一、什么是C++?

二、 C++的发展史

三、C++的重要性

3.1 语言的使用广泛度

3.2 在工作领域

3.2.1. 操作系统以及大型系统软件开发

3.2.2. 服务器端开发

3.3.3. 游戏开发

3.3.4. 嵌入式和物联网领域

3.3.5. 数字图像处理

3.3.6. 人工智能

3.3.7. 分布式应用

四、怎样学习c++

1. 学习基础知识

2. 安装编译器

3. 学习语法

4. 练习编程

5. 参考资料


一、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。

         C++是一种由Bjarne Stroustrup于20世纪80年代(1982年)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。它相当于C语言的一个超集,也就是说,C++支持C语言的所有特性,同时还增加了一些新的特性。C++的特点包括:

  • 面向对象:C++支持面向对象编程,可以创建类和对象,实现封装、继承和多态等特性。

  • 泛型编程:C++支持泛型编程,可以使用模板来编写通用的代码。

  • 高性能:C++具有较高的性能,适合开发对性能要求较高的应用程序。

  • 标准库丰富:C++的标准库包含了大量的函数和类,可以帮助我们快速完成各种任务。

二、 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:目前主流使用还是C++98和C++11

三、C++的重要性

3.1 语言的使用广泛度

下图一数据来自TIOBE编程语言社区2023年7月最新的排行榜,图二利用python进行了图形化分析。

                                                                         图一  

图二 

 

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

3.2 在工作领域

3.2.1. 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。

3.2.2. 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。

3.3.3. 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。

3.3.4. 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。

3.3.5. 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。

3.3.6. 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。

3.3.7. 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。

四、怎样学习c++

学习C++需要掌握以下几个步骤:

1. 学习基础知识

在开始学习C++之前,你需要先掌握一些基础知识,例如编程基础、C语言、数据结构和算法等。这些知识可以通过阅读相关书籍、参加在线课程或者自学来获得。

2. 安装编译器

C++是一种编译型语言,因此你需要安装一个C++编译器才能进行编程。目前比较流行的C++编译器有GCC(GNU Compiler Collection)和Visual Studio。你可以根据自己的需求选择合适的编译器进行安装。

3. 学习语法

学习C++的语法是必不可少的一步。你可以从简单的变量、数据类型、运算符、控制语句等方面入手,逐步深入学习C++的各种语法特性。同时,你还需要了解面向对象编程的基本概念和原则,例如类、对象、继承、多态等。

4. 练习编程

学习C++最重要的一步就是练习编程。通过编写各种小程序和项目或者刷题,你可以巩固所学的知识,并提高自己的编程能力。在练习过程中,你可能会遇到各种问题和困难,但不要气馁,要保持耐心和毅力,不断尝试和探索。

1. 牛客网
牛客网专项训练
2. leetcode
leetcode中文刷题网站

5. 参考资料

在学习C++的过程中,你可以参考一些优秀的教材、博客、论坛等资料。这些资料可以帮助你更好地理解C++的语法和特性,并提供一些实用的编程技巧和经验。


通过以上所述 希望这篇文章对你的学习有所帮助!

 

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