C語(yǔ)言和C++的區(qū)別和聯(lián)系

作者：土豆居士 2022-07-01 11:56:54

我們都知道C語(yǔ)言是面向過程語(yǔ)言，而C++是面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，說(shuō)C和C++的區(qū)別，也就是在比較面向過程和面向?qū)ο蟮膮^(qū)別。

C語(yǔ)言和C++到底是什么關(guān)系？

首先C++和C語(yǔ)言本來(lái)就是兩種不同的編程語(yǔ)言，但C++確實(shí)是對(duì)C語(yǔ)言的擴(kuò)充和延伸，并且對(duì)C語(yǔ)言提供后向兼容的能力。對(duì)于有些人說(shuō)的C++完全就包含了C語(yǔ)言的說(shuō)法也并沒有錯(cuò)。

C++一開始被本賈尼·斯特勞斯特盧普（Bjarne Stroustrup）發(fā)明時(shí)，起初被稱為“C with Classes”，即「帶類的C」。

很明顯它是在C語(yǔ)言的基礎(chǔ)上擴(kuò)充了類class等面向?qū)ο蟮奶匦院蜋C(jī)制。但是后來(lái)經(jīng)過一步步修訂和很多次演變，最終才形成了現(xiàn)如今這個(gè)支持一系列重大特性的龐大編程語(yǔ)言。

一、C語(yǔ)言是面向過程語(yǔ)言，而C++是面向?qū)ο笳Z(yǔ)言

我們都知道C語(yǔ)言是面向過程語(yǔ)言，而C++是面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，說(shuō)C和C++的區(qū)別，也就是在比較面向過程和面向?qū)ο蟮膮^(qū)別。

（1）面向過程和面向?qū)ο蟮膮^(qū)別

面向過程：面向過程編程就是分析出解決問題的步驟，然后把這些步驟一步一步的實(shí)現(xiàn)，使用的時(shí)候一個(gè)一個(gè)的依次調(diào)用就可以了。

面向?qū)ο螅好嫦驅(qū)ο缶幊叹褪前褑栴}分解成各個(gè)對(duì)象，建立對(duì)象的目的不是為了完成一個(gè)步驟，而是為了描述某個(gè)事物在整個(gè)解決問題的步驟中的行為。

（2）面向過程和面向?qū)ο蟮膬?yōu)缺點(diǎn)

面向過程語(yǔ)言

優(yōu)點(diǎn)：性能比面向?qū)ο蟾撸驗(yàn)轭愓{(diào)用時(shí)需要實(shí)例化，開銷比較大，比較消耗資源;比如單片機(jī)、嵌入式開發(fā)、 Linux/Unix等一般采用面向過程開發(fā)，性能是最重要的因素。

缺點(diǎn)：沒有面向?qū)ο笠拙S護(hù)、易復(fù)用、易擴(kuò)展

面向?qū)ο笳Z(yǔ)言

優(yōu)點(diǎn)：易維護(hù)、易復(fù)用、易擴(kuò)展，由于面向?qū)ο笥蟹庋b、繼承、多態(tài)性的特性，可以設(shè)計(jì)出低耦合的系統(tǒng)，使系統(tǒng)更加靈活、更加易于維護(hù)

缺點(diǎn)：性能比面向過程低。

二、具體語(yǔ)言上的區(qū)別

1、關(guān)鍵字的不同

C語(yǔ)言有32個(gè)關(guān)鍵字；

C++有63個(gè)關(guān)鍵字；

2、后綴名不同

C源文件后綴.c，C++源文件后綴.cpp，在VS中，如果在創(chuàng)建源文件時(shí)什么都不給，默認(rèn)是.cpp。

3、返回值

C語(yǔ)言中，如果一個(gè)函數(shù)沒有指定返回值類型，默認(rèn)返回int類型；C++中，如果一個(gè)函數(shù)沒有返回值則必須指定為void。

4、參數(shù)列表

在C語(yǔ)言中，函數(shù)沒有指定參數(shù)列表時(shí)，默認(rèn)可以接收任意多個(gè)參數(shù)；但在C++中，因?yàn)閲?yán)格的參數(shù)類型檢測(cè)，沒有參數(shù)列表的函數(shù)，默認(rèn)為 void，不接收任何參數(shù)。

5、缺省參數(shù)

缺省參數(shù)是聲明或定義函數(shù)時(shí)為函數(shù)的參數(shù)指定一個(gè)默認(rèn)值。在調(diào)用該函數(shù)時(shí)，如果沒有指定實(shí)參則采用該默認(rèn)值，否則使用指定的參。（C語(yǔ)言不支持缺省參數(shù)）

· 半缺省參數(shù)

· 全缺省參數(shù)

注意：

· 在半缺省的情況下，帶缺省值的參數(shù)必須放在參數(shù)列表的最后面。

· 缺省參數(shù)不能同時(shí)在函數(shù)的聲明和函數(shù)定義中出現(xiàn)，二者只能選其一。

· 缺省值必須是常量或者全局變量。

· 缺省參數(shù)必須通過值參或常參傳遞。

6、函數(shù)重載

函數(shù)重載：函數(shù)重載是函數(shù)的一種特殊情況，指在同一作用域中，聲明幾個(gè)功能類似的同名函數(shù)，這些同名函數(shù)的形參列表（參數(shù)個(gè)數(shù)、類型、順序）必須不同，返回值類型可以相同也可以不同，常用來(lái)處理實(shí)現(xiàn)功能類似數(shù)據(jù)類型不同的問題。（C語(yǔ)言沒有函數(shù)重載，C++支持函數(shù)重載）。

C語(yǔ)言中產(chǎn)生函數(shù)符號(hào)的規(guī)則是根據(jù)名稱產(chǎn)生，這也就注定了c語(yǔ)言不存在函數(shù)重載的概念。而C++生成函數(shù)符號(hào)則考慮了函數(shù)名、參數(shù)個(gè)數(shù)、參數(shù)類型。需要注意的是函數(shù)的返回值并不能作為函數(shù)重載的依據(jù)，也就是說(shuō)int sum和double sum這兩個(gè)函數(shù)是不能構(gòu)成重載的！

我們的函數(shù)重載也屬于多態(tài)的一種，這就是所謂的靜多態(tài)。

靜多態(tài)：函數(shù)重載，函數(shù)模板

動(dòng)多態(tài)（運(yùn)行時(shí)的多態(tài)）：繼承中的多態(tài)（虛函數(shù)）。

使用重載的時(shí)候需要注意作用域問題：請(qǐng)看如下代碼。

我在全局作用域定義了兩個(gè)函數(shù)，它們由于參數(shù)類型不同可以構(gòu)成重載，此時(shí)main函數(shù)中調(diào)用則可以正確的調(diào)用到各自的函數(shù)。

但是請(qǐng)看main函數(shù)中被注釋掉的一句代碼。如果將它放出來(lái)，則會(huì)提出警告：將double類型轉(zhuǎn)換成int類型可能會(huì)丟失數(shù)據(jù)。

這就意味著我們編譯器針對(duì)下面兩句調(diào)用都調(diào)用了參數(shù)類型int的compare。由此可見，編譯器調(diào)用函數(shù)時(shí)優(yōu)先在局部作用域搜索，若搜索成功則全部按照該函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)用。若未搜索到才在全局作用域進(jìn)行搜索。

總結(jié)：C語(yǔ)言不存在函數(shù)重載，C++根據(jù)函數(shù)名參數(shù)個(gè)數(shù)參數(shù)類型判斷重載，屬于靜多態(tài)，必須同一作用域下才叫重載。

7、const

C語(yǔ)言中被const修飾的變量不是常量，叫做常變量或者只讀變量，這個(gè)常變量是無(wú)法當(dāng)作數(shù)組下標(biāo)的。然而在C++中const修飾的變量可以當(dāng)作數(shù)組下標(biāo)使用，成為了真正的常量，這就是C++對(duì)const的擴(kuò)展。

C語(yǔ)言中的const：被修飾后不能做左值，可以不初始化，但是之后沒有機(jī)會(huì)再初始化。不可以當(dāng)數(shù)組的下標(biāo)，可以通過指針修改。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它和普通變量的區(qū)別只是不能做左值而已，其他地方都是一樣的。

C++中的const：真正的常量。定義的時(shí)候必須初始化，可以用作數(shù)組的下標(biāo)。const在C++中的編譯規(guī)則是替換（和宏很像），所以它被看作是真正的常量。也可以通過指針修改。需要注意的是，C++的指針有可能退化成C語(yǔ)言的指針。比如以下情況：

這時(shí)候的a就只是一個(gè)普通的C語(yǔ)言的const常變量了，已經(jīng)無(wú)法當(dāng)數(shù)組的下標(biāo)了。（引用了一個(gè)編譯階段不確定的值）

const在生成符號(hào)時(shí)，是local符號(hào)。即在本文件中才可見。如果非要在別的文件中使用它的話，在文件頭部聲明：externcosnt int data = 10；這樣生成的符號(hào)就是global符號(hào)。

總結(jié)：C中的const叫只讀變量，只是無(wú)法做左值的變量；C++中的const是真正的常量，但也有可能退化成c語(yǔ)言的常量，默認(rèn)生成local符號(hào)。

8、引用

說(shuō)到引用，我們第一反應(yīng)就是想到了他的兄弟：指針。

引用從底層來(lái)說(shuō)和指針就是同一個(gè)東西，但是在編譯器中它的特性和指針完全不同。

首先定義一個(gè)變量a = 10，然后我們分別定義一個(gè)引用b以及一個(gè)指針p指向a。我們來(lái)轉(zhuǎn)到反匯編看看底層的實(shí)現(xiàn)：

可以看到底層實(shí)現(xiàn)完全一致，取a的地址放入eax寄存器，再將eax中的值存入引用b/指針p的內(nèi)存中。至此我們可以說(shuō)（在底層）引用本質(zhì)就是一個(gè)指針。

了解了底層實(shí)現(xiàn)，我們回到編譯器。我們看到對(duì)a的值的修改，指針p的做法是*p = 20；即進(jìn)行解引用后替換值。

再來(lái)看看引用修改：

我們看到修改a的值的方法也是一樣的，也是解引用。只是我們?cè)谡{(diào)用的時(shí)候有所不同：調(diào)用p時(shí)需要*p解引用，b則直接使用就可以。由此我們推斷出：引用在直接使用時(shí)是指針解引用。p直接使用則是它自己的地址。

這樣我們也了解了，我們給引用開辟的這塊內(nèi)存是根本訪問不到的。如果直接用就直接解引用了。即使打印&b，輸出的也是a的地址。

在此附上將指針轉(zhuǎn)為引用的小技巧：int *p = &a,我們將引用符號(hào)移到左邊將 *替換即可：int &p = a。

接下來(lái)看看如何創(chuàng)建數(shù)組的引用：

intarray[10] = {0}；//定義一個(gè)數(shù)組

我們知道，array拿出來(lái)使用的話就是數(shù)組array的首元素地址。即是int *類型。

那么&array是什么意思呢？int **類型，用來(lái)指向array[0]地址的一個(gè)地址嗎？不要想當(dāng)然了，&array是整個(gè)數(shù)組類型。

那么要定義一個(gè)數(shù)組引用，按照上面的小訣竅，先來(lái)寫寫數(shù)組指針吧：

int(*q) [10] = &array;

將右側(cè)的&對(duì)左邊的*進(jìn)行覆蓋：

int(&q)[10] = array;

測(cè)試sizeof(q) = 10。我們成功創(chuàng)建了數(shù)組引用。

經(jīng)過上面的詳解，我們知道了引用其實(shí)就是取地址。那么我們都知道一個(gè)立即數(shù)是沒有地址的，即

int&b = 10;

這樣的代碼是無(wú)法通過編譯的。那如果你就是非要引用一個(gè)立即數(shù)，其實(shí)也不是沒有辦法：

constint &b = 10；

即將這個(gè)立即數(shù)用const修飾一下，就可以了。為什么呢？

這時(shí)因?yàn)楸籧onst修飾的都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)臨時(shí)量來(lái)保存這個(gè)數(shù)據(jù)，自然就有地址可取了。

9、malloc,free && new,delete

這個(gè)問題很有意思，也是重點(diǎn)需要關(guān)注的問題。malloc()和free()是C語(yǔ)言中動(dòng)態(tài)申請(qǐng)內(nèi)存和釋放內(nèi)存的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的函數(shù)。而new和delete是C++運(yùn)算符、關(guān)鍵字。new和delete底層其實(shí)還是調(diào)用了malloc和free。它們之間的區(qū)別有以下幾個(gè)方面：

1）、malloc和free是函數(shù)，new和delete是運(yùn)算符。

2）、malloc在分配內(nèi)存前需要大小，new不需要。

例如：

int *p1 = (int *)malloc(sizeof(int));
int *p2 = new int; //int *p3 = new int(10);

malloc時(shí)需要指定大小，還需要類型轉(zhuǎn)換。new時(shí)不需要指定大小因?yàn)樗梢詮慕o出的類型判斷，并且還可以同時(shí)賦初始值。

3）、malloc不安全，需要手動(dòng)類型轉(zhuǎn)換，new不需要類型轉(zhuǎn)換。

4）、free只釋放空間，delete先調(diào)用析構(gòu)函數(shù)再釋放空間（如果需要）。

與第⑤條對(duì)應(yīng)，如果使用了復(fù)雜類型，先析構(gòu)再call operator delete回收內(nèi)存。

5）、new是先調(diào)用構(gòu)造函數(shù)再申請(qǐng)空間（如果需要）。

與第④條對(duì)應(yīng)，我們?cè)谡{(diào)用new的時(shí)候（例如int *p2 = new int;這句代碼），底層代碼的實(shí)現(xiàn)是：首先push 4字節(jié)（int類型的大小），隨后call operator new函數(shù)分配了內(nèi)存。由于我們這句代碼并未涉及到復(fù)雜類型（如類類型），所以也就沒有構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用。如下是operator new的源代碼，也是new實(shí)現(xiàn)的重要函數(shù)：

我們可以看到，首先malloc(size)申請(qǐng)參數(shù)字節(jié)大小的內(nèi)存，如果失敗(malloc失敗返回0)則進(jìn)入判斷：如果_callnewh(size)也失敗的話，拋出bad_alloc異常。_callnewh()這個(gè)函數(shù)是在查看new handler是否可用，如果可用會(huì)釋放一部分內(nèi)存再返回到malloc處繼續(xù)申請(qǐng)，如果new handler不可用就會(huì)拋出異常。