C++初阶:0_前言-编程知识

前言

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。
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。

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。

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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。

关于C++2X最新特性的讨论：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/107360459

三. C++的重要性

1. 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。
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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。

2. 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，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。

3. 在校招领域

(1).岗位需求

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(2).笔试题

2021届奇安信C++方向试卷一

2021届网易C++工程师提前批

2021届腾讯C++工程师笔试题

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，代码能力差的同学直接就被比特pass了
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

因此大家在学习过程中，一定要多多敲代码，坚持刷题!!!

(3).面试题

【某学长深信服一面】

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】

【某学长腾讯面经】

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++】
vector、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，而本门C++的授课内容，更注重学生的实践动手能力、工作中的应用以及笔试面试中的技巧，最后达到能够正常工作以及学习即可。

四. 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？

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。

http://www.zhihu.com/question/23933514

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。