C++
C++是一种被广泛使用的计算机程序设计语言。它是一种通用程式設計語言,支援多重编程范式,例如過程化程序設計、面向对象程序設計、泛型程式設計和函数式程序設計等。
比雅尼·斯特勞斯特魯普博士在贝尔实验室工作期间在20世紀80年代發明並實現了C++。起初,這種語言被稱作“C with Classes”(“包含‘類’的C語言”),作為C語言的增強版出現。随后,C++不斷增加新特性。虚函数、运算符重载、多繼承、标准模板库、异常处理、运行时类型信息、命名空間等概念逐漸納入標準草案。1998年,國際標準組織頒布了C++程序設計語言的第一個國際標準ISO/IEC 14882:1998(C++98),目前最新标准为ISO/IEC 14882:2024(C++23)。ISO/IEC 14882通称ISO C++。ISO C++主要包含了核心语言和标准库的规则。尽管从核心语言到标准库都有显著不同,ISO C++直接正式(normative)引用了ISO/IEC 9899(通称ISO C),且ISO C++标准库的一部分和ISO C的标准库的API完全相同,另有很小一部分和C标准库略有差异(例如,strcat等函数提供对const类型的重载)。这使得C和C++的标准库实现常常被一并提供,在核心语言规则很大一部分兼容的情况下,进一步确保用户通常较容易把符合ISO C的源程序不经修改或经极少修改直接作为C++源程序使用,也是C++语言继C语言之后流行的一个重要原因。
作为广泛被使用的工业语言,C++存在多个流行的成熟实现:GCC、基于LLVM的Clang以及Visual C++等。这些实现同时也是成熟的C语言实现,但对C语言的支持程度不一(例如,VC++对ANSI C89之后的标准支持较不完善)。大多数流行的实现包含了编译器和C++部分标准库的实现。编译器直接提供核心语言规则的实现,而库提供ISO C++标准库的实现。这些实现中,库可能同时包含和ISO C标准库的共用实现(如VC++的msvcrt);而另一些实现的ISO C标准库则是单独于编译器项目之外提供的,如glibc和musl。C++标准库的实现也可能支持多种编译器,如GCC的libstdc++库支持GCC的g++和LLVM Clang的clang++。这些不同的丰富组合使市面上的C++环境具有许多细节上的实现差异,因而遵循ISO C++这样的权威标准对维持可移植性显得更加重要。现今讨论的C++语言,除非另行指明,通常均指ISO C++规则定义的C++语言(虽然因为实现的差异,可能不一定是最新的正式版本)。
值得注意,和流行的误解不同,ISO C和ISO C++都从未明确要求源程序被“编译”(compile),而仅要求“翻译”(translate),因此从理论上来讲,C和C++并不一定是编译型语言。技术上,实现C和C++程序的单位是翻译单元(translation unit)。作为对比,Java语言规范中就明确要求Java程序被编译为字节码,明确存在编译单元(compilation unit)。实际上C和C++也存在REPL形式的解释器实现,如CINT和Cling。但因为传统上C和C++多以编译器实现,习惯上仍有一些混用,例如ISO C++中的编译期整数序列(Compile-time integer sequences)[2]。
传统上,C++语言被视为和C语言实现性能相近的语言,强调运行时的高效。根據《C++編程思想》(Thinking in C++)一書,C++與C的代码执行效率往往相差在±5%之間[3]。