C++因何而强大？是什么支持 它屹立不倒

C++广泛应用在不同领域，使用者以数百万计。根据近十年的调查，C++的流行程度约稳定排行第3位。 C++经历长期的实践和演化，才成为今日的样貌。

C++因何而强大？是什么支持 它屹立不倒

C++因何而强大

相对运行于虚拟机语言，C/C++直接以静态形式把源程序编译为目标平台的机器码。一般而言，C/C++程序在编译及链接时可进行的优化最丰富，启动时的速度最快，运行时的额外内存开销最少。而C/C++相对动态语言也减少了运行时的动态类型检测。此外，C/C++的运行行为是确定的，且不会有额外行为，也不会有如垃圾收集(GC)而造成的不确定性延迟，而且C/C++的数据结构在内存中的布局也是确定的。有时C++的一些功能会使程序性能优于C，当中以内联和模版最为突出，这两项功能使C++标准库的sort()通常比C标准库的qsort()快多倍(C可用宏或人手编码去解决此问题)。另一方面，C/C++能直接映射机器码，之间没有另一层中间语言，因此可以做底层优化，例如使用内部(intrinsic)函数和嵌入汇编语言。然而，许多C++的性能优点并非免费午餐，代价包括较长的编译链接时间和较易出错，因而增加开发时间和成本。

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学编程最重要的是实践，就是写代码、看别人写的代码、再写代码，你看再多的书，不写代码，你还是不会编程。但是写代码也要讲究方法循序渐进，不能刚学了几天语法，就想写个操作系统什么的，树立这种不切实际的目标只会让你的自信受到严重打击迷失自我。

C++源代码跨平台

C++有不错的跨平台能力，但由于直接映射硬件，因性能优化的关系，跨平台能力不及Java及多数脚本语言。然而，实践跨平台的C++软件还是可行的，但须注意以下问题：

C++标准没有规定原始数据类型(如int)的大小，需要特定大小的类型时，可自订类型(如int32_t)，同时对任何类型使用sizeof()而不假设其大小；

字节序(byte order)按CPU有所不同，特别要注意二进制输入输出、reinterpret_cast法；

原始数据和结构类型的地址对齐有差异；

编译器提供的一些编译器或平台专用扩充指令；

避免作应用二进制接口(application binary interface, ABI)的假设，例如调用函数时参数的取值顺序在C/C++中没定义，在C++中也不可随便假设RTTI/虚表等实现方式。

总括而言，跨平台C++软件可在头文件中用宏检测编译器和平台，再用宏、typedef、自定平台相关实现等方法去实践跨平台，C++标准不会提供这类帮助。

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C++程序是否容易崩溃

和许多语言相比，C/C++提供不安全的功能以最优化性能，有可能造成崩溃。但要注意，很多运行时错误，如向空指针/引用解引用、数组越界、堆栈溢出等，其他语言也会报错或抛出异常，这些都是程序问题，而不是语言本身的问题。有些意见认为，出现这类运行时错误，应该尽量写入日志并立即崩溃，不该让程序继续运行，以免造成更大的影响(例如程序继续把内存中错误的数据覆写文件)。若要容错，可按业务把程序分割为多进程，像Chrome或使用fork()的形式。然而，C++有许多机制可以减少错误，例如以string代替C字符串；以vector或array(TR1)代替原始数组(有些实现可在调试模式检测越界)；使用智能指针也能减少一些原始指针的问题。另外，我最常遇到的Bug，就是没有初始化成员变量，有时会导致崩溃，而且调试版和发行版的行为可能不同。

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C++内存管理

C++同时提供在堆栈上的自动局部变量，以及从自由存储(free store)分配的对象。对于后者，程序员需手动释放，或使用不同的容器和智能指针。 C++程序员经常进一步优化内存，自定义内存分配策略以提升效能，例如使用对象池、自定义的单向/双向堆栈区等。虽然C++0x还没加入GC功能，但也可以自行编写或使用现成库。此外，C/C++也可以直接使用操作系统提供的内存相关功能，例如内存映射文件、共享内存等。

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C++编译速度

错，是非常慢。我认为C++可能是实用程序语言中编译速度最慢的。此问题涉及C++沿用C的编译链接方式，又加入了复杂的类/泛型声明和内联机制，使编译时间倍增。在C++对编译方法改革之前(如module提案)，可使用以下技巧改善：第一，使用pimpl手法，因性能损耗应用于调用次数不多的类；第二，仅包含必要头文件，并尽量使用及提供前置声明版本的头文件(如iosfwd)；第三采用基于接口的设计，但须注意虚函数调用成本；第四，采用unity build，即把多个cpp文件结合在一个编译单元进行编译；第五，采用分布式生成系统如IncrediBuild。

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C++缺乏的功能

虽然C++已经非常复杂，但仍缺少很多常见功能。 C++0x作出了不少改善，例如语言方面加入Lambda函数、闭包、类型推导声明等，而库方面则加入正则表达式、采用哈希表的unordered_set/unordered_map、引用计数智能指针shared_ptr/weak_ptr等。但最值得留意的是C++0x引入多线程的语法和库功能，这是C++演进的一大步。然而，模组、GC、反射机制等功能虽有提案，却未加进C++0x。

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使用建议

C++的编码自由度很高，容易编写风格迥异的代码，C++本身也没有定义一些标准规范。而且，C++的源文件物理构成，较许多语言复杂。因此，除了决定特性集，每个团队应建立一套编程规范，包括源文件格式(可使用文件模版)、花括号风格。由于C++有对C兼容的包袱，一些功能可以使用C风格实现，但最好使用C++提供的新功能。最基本的是尽量以具名常量、内联函数和泛型取代宏，只把宏用在条件式编译及特殊情况。旧式的C要求局部变量声明在作用域开端，C++则无此限制，应把变量声明尽量置于邻近其使用的地方，for()的循环变量声明可置于for的括号内。 C++中能加强类型安全的功能应尽量使用，例如避免“万能”指针void *，而使用个别或泛型类型；用bool而非int表示布尔值；选用4种C++ cast关键字代替简单的强制转换。

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C++与C

C++和C的设计哲学并不一样，两者取舍不同，所以不同的程序员和软件项目会有不同选择，难以一概而论。与C++相比，C具备编译速度快、容易学习、显式描述程序细节、较少更新标准(后两者也可同时视为缺点)等优点。在语言层面上，C++包含绝大部分C语言的功能(例外之一，C++没有C99的变长数组VLA)，且提供OOP和GP的特性。但其实用C也可实现OOP思想，亦可利用宏去实现某程度的GP，只不过C++的语法能较简洁、自动地实现OOP/GP。C++的RAII(resource acquisition is initialization，资源获取就是初始化)特性比较独特，C/C#/Java没有相应功能。回顾历史，Stroustrup开发的早期C++编译器Cpre/Cfront是把C++源代码翻译为C，再用C编译器编译的。由此可知，C++编写的程序，都能用等效的C程序代替，但C++在语言层面上提供了OOP/GP语法、更严格的类型检查系统、大量额外的语言特性(如异常、RTTI等)，并且C++标准库也较丰富。有时候C++的语法可使程序更简洁，如运算符重载、隐式转换。但另一方面，C语言的API通常比C++简洁，能较容易供其他语言程序调用。因此，一些C++库会提供C的API封装，同时也可供C程序调用。相反，有时候也会把C的API封装成C++形式，以支持RAII和其他C++库整合等。