C语言与C++的区别和联系

2万 · 2023-11-16 09:40

本帖最后由两只袜子于 2023-11-16 09:41 编辑

C语言和C++到底是什么关系？

首先C++和C语言本来就是两种不同的编程语言，但C++确实是对C语言的扩充和延伸，并且对C语言提供后向兼容的能力。对于有些人说的“C++完全就包含了C语言”的说法也并没有错。

C++一开始被本贾尼·斯特劳斯特卢普（Bjarne Stroustrup）发明时，起初被称为“C with Classes”，即「带类的C」。

很明显，它是在C语言的基础上扩充了类class等面向对象的特性和机制。但是，后来经过一步步修订和很多次演变，最终才形成了现如今这个支持一系列重大特性的庞大编程语言。

一、C语言是面向过程语言，而C++是面向对象语言

我们都知道，C语言是面向过程语言，而C++是面向对象语言。说C和C++的区别，也就是在比较面向过程和面向对象的区别。

1、面向过程和面向对象的区别

面向过程：面向过程编程就是分析出解决问题的步骤，然后把这些步骤一步一步的实现，使用的时候一个一个的依次调用就可以了。

面向对象：面向对象编程就是把问题分解成各个对象，建立对象的目的不是为了完成一个步骤，而是为了描述某个事物在整个解决问题的步骤中的行为。

2、面向过程和面向对象的优缺点

面向过程语言：

优点：性能比面向对象高，因为类调用时需要实例化，开销比较大，比较消耗资源;比如单片机、嵌入式开发、 Linux/Unix等一般采用面向过程开发，性能是最重要的因素。

缺点：没有面向对象易维护、易复用、易扩展。

面向对象语言：

优点：易维护、易复用、易扩展，由于面向对象有封装、继承、多态性的特性，可以设计出低耦合的系统，使系统更加灵活、更加易于维护

缺点：性能比面向过程低。

二、具体语言上的区别

1、关键字的不同

C语言有32个关键字；C++有63个关键字。

2、后缀名不同

C源文件后缀.c，C++源文件后缀.cpp，在VS中，如果在创建源文件时什么都不给，默认是.cpp。

3、返回值

C语言中，如果一个函数没有指定返回值类型，默认返回int类型；C++中，如果一个函数没有返回值则必须指定为void。

4、参数列表

在C语言中，函数没有指定参数列表时，默认可以接收任意多个参数；但在C++中，因为严格的参数类型检测，没有参数列表的函数，默认为 void，不接收任何参数。

2万 · 2023-11-16 09:42

本帖最后由两只袜子于 2023-11-16 09:45 编辑

5、缺省参数
缺省参数是声明或定义函数时为函数的参数指定一个默认值。在调用该函数时，如果没有指定实参则采用该默认值，否则使用指定的参（C语言不支持缺省参数）。

半缺省参数：

全缺省参数：

注意：

（1）在半缺省的情况下，带缺省值的参数必须放在参数列表的最后面。

（2）缺省参数不能同时在函数的声明和函数定义中出现，二者只能选其一。

（3）缺省值必须是常量或者全局变量。

（4）缺省参数必须通过值参或常参传递。

6、函数重载

函数重载：函数重载是函数的一种特殊情况，指在同一作用域中，声明几个功能类似的同名函数，这些同名函数的形参列表（参数个数、类型、顺序）必须不同，返回值类型可以相同也可以不同，常用来处理实现功能类似数据类型不同的问题（C语言没有函数重载，C++支持函数重载）。

C语言中产生函数符号的规则是根据名称产生，这也就注定了c语言不存在函数重载的概念。而C++生成函数符号则考虑了函数名、参数个数、参数类型。需要注意的是函数的返回值并不能作为函数重载的依据，也就是说int sum和double sum这两个函数是不能构成重载的！

我们的函数重载也属于多态的一种，这就是所谓的静多态。

静多态：函数重载，函数模板。

动多态（运行时的多态）：继承中的多态（虚函数）。

使用重载的时候需要注意作用域问题：请看如下代码。

我在全局作用域定义了两个函数，它们由于参数类型不同可以构成重载，此时main函数中调用则可以正确的调用到各自的函数。

但是，请看main函数中被注释掉的一句代码。如果将它放出来，则会提出警告：将double类型转换成int类型可能会丢失数据。

这就意味着，我们编译器针对下面两句调用都调用了参数类型int的compare。由此可见，编译器调用函数时优先在局部作用域搜索，若搜索成功则全部按照该函数的标准调用。若未搜索到才在全局作用域进行搜索。

总结：C语言不存在函数重载，C++根据函数名参数个数参数类型判断重载，属于静多态，必须同一作用域下才叫重载。

7、const

C语言中被const修饰的变量不是常量，叫做常变量或者只读变量，这个常变量是无法当作数组下标的。然而在C++中const修饰的变量可以当作数组下标使用，成为了真正的常量，这就是C++对const的扩展。

C语言中的const：被修饰后不能做左值，可以不初始化，但是之后没有机会再初始化。不可以当数组的下标，可以通过指针修改。

简单来说，它和普通变量的区别只是不能做左值而已，其他地方都是一样的。

C++中的const：真正的常量。定义的时候必须初始化，可以用作数组的下标。const在C++中的编译规则是替换（和宏很像），所以它被看作是真正的常量。也可以通过指针修改。需要注意的是，C++的指针有可能退化成C语言的指针。比如以下情况：

这时候的a就只是一个普通的C语言的const常变量了，已经无法当数组的下标了。（引用了一个编译阶段不确定的值）
const在生成符号时，是local符号。即在本文件中才可见。如果非要在别的文件中使用它的话，在文件头部声明：externcosnt int data = 10；这样生成的符号就是global符号。
总结：C中的const叫只读变量，只是无法做左值的变量；C++中的const是真正的常量，但也有可能退化成c语言的常量，默认生成local符号。

2万 · 2023-11-16 09:46

本帖最后由两只袜子于 2023-11-16 09:47 编辑

8、引用

说到引用，我们第一反应就是想到了他的兄弟：指针。

引用从底层来说和指针就是同一个东西，但是在编译器中它的特性和指针完全不同。

首先，定义一个变量a = 10，然后我们分别定义一个引用b以及一个指针p指向a。我们来转到反汇编看看底层的实现：

可以看到底层实现完全一致，取a的地址放入eax寄存器，再将eax中的值存入引用b/指针p的内存中。至此我们可以说（在底层）引用本质就是一个指针。

了解了底层实现，我们回到编译器。我们看到对a的值的修改，指针p的做法是*p = 20；即进行解引用后替换值。

下面，我们再来看看引用修改。

我们看到修改a的值的方法也是一样的，也是解引用。只是我们在调用的时候有所不同：调用p时需要*p解引用，b则直接使用就可以。由此我们推断出：引用在直接使用时是指针解引用。p直接使用则是它自己的地址。

这样我们也了解了，我们给引用开辟的这块内存是根本访问不到的。如果直接用就直接解引用了。即使打印&b，输出的也是a的地址。

在此附上将指针转为引用的小技巧：int *p = &a,我们将引用符号移到左边将 *替换即可：int &p = a。

接下来，看看如何创建数组的引用：

intarray[10] = {0}；//定义一个数组
我们知道，array拿出来使用的话就是数组array的首元素地址。即是int *类型。

那么，&array是什么意思呢？int **类型，用来指向array[0]地址的一个地址吗？不要想当然了，&array是整个数组类型。

那么，要定义一个数组引用，按照上面的小诀窍，先来写写数组指针吧：

int(*q) [10] = &array;
将右侧的&对左边的*进行覆盖：

int(&q)[10] = array;
测试sizeof(q) = 10。我们成功创建了数组引用。

经过上面的详解，我们知道了引用其实就是取地址。那么我们都知道一个立即数是没有地址的，即：

int&b = 10;
这样的代码是无法通过编译的。那如果你就是非要引用一个立即数，其实也不是没有办法：

constint &b = 10；
即将这个立即数用const修饰一下，就可以了。为什么呢？

这时因为被const修饰的都会产生一个临时量来保存这个数据，自然就有地址可取了。

9、malloc,free && new,delete

这个问题很有意思，也是重点需要关注的问题。malloc()和free()是C语言中动态申请内存和释放内存的标准库中的函数。而new和delete是C++运算符、关键字。new和delete底层其实还是调用了malloc和free，它们之间的区别有以下几个方面：

（1）malloc和free是函数，new和delete是运算符。

（2）malloc在分配内存前需要大小，new不需要。

例如：

int *p1 = (int *)malloc(sizeof(int));
int *p2 = new int; //int *p3 = new int(10);
malloc时需要指定大小，还需要类型转换。new时不需要指定大小因为它可以从给出的类型判断，并且还可以同时赋初始值。

（3）malloc不安全，需要手动类型转换，new不需要类型转换。

（4）free只释放空间，delete先调用析构函数再释放空间（如果需要）。

与第⑤条对应，如果使用了复杂类型，先析构再call operator delete回收内存。

（5）new是先调用构造函数再申请空间（如果需要）。

与第④条对应，我们在调用new的时候（例如int *p2 = new int;这句代码），底层代码的实现是：首先push 4字节（int类型的大小），随后call operator new函数分配了内存。由于我们这句代码并未涉及到复杂类型（如类类型），所以也就没有构造函数的调用。如下是operator new的源代码，也是new实现的重要函数：

我们可以看到，首先malloc(size)申请参数字节大小的内存，如果失败(malloc失败返回0)则进入判断：如果_callnewh(size)也失败的话，抛出bad_alloc异常。

_callnewh()这个函数是在查看new handler是否可用，如果可用会释放一部分内存再返回到malloc处继续申请，如果new handler不可用就会抛出异常。

（6）内存不足（开辟失败）时处理方式不同。

malloc失败返回0，new失败抛出bad_alloc异常。

（7）new和malloc开辟内存的位置不同。

malloc开辟在堆区，new开辟在自由存储区域。

（8）new可以调用malloc(),但malloc不能调用new。

new就是用malloc()实现的，new是C++独有malloc当然无法调用。

10、作用域

C语言中作用域只有两个：局部，全局。C++中则是有：局部作用域，类作用域，名字空间作用域三种。

所谓名字空间就是namespace，我们定义一个名字空间，就是定义一个新作用域。访问时需要以如下方式访问（以std为例）：

std::cin<<"123" <<std::endl;
例如，我们有一个名字空间叫Myname，其中有一个变量叫做data。如果我们**在其他地方使用data的话，需要在文件头声明：using Myname::data；这样一来，data就使用的是Myname中的值了。可是这样每个符号我们都得声明岂不是累死？

我们只要using namespace Myname；就可以将其中所有符号导入了。

这也就是我们经常看到的using namespace std;的意思啦。

不学C语言能直接学C++吗？
还是像前面所说，C++编程语言的第一大重要组成部分就是「面向过程编程」，而这正是C语言老大哥的领域。即使没有学过C语言，一上来就直接学习C++的小伙伴，应该也难逃『面向过程』这一部分的内容。

从理论上来说，学C++前并不一定非得学C语言，但是有C语言底子再去学C++往往更具优势，最起码「面向过程编程」这一部分内容能够轻车熟路。

只看该作者 · 2023-11-17 12:44

C++本来就是在C语言基础上开发的，C语言更适用单片机

只看该作者 · 2023-11-20 13:42

C语言是一种面向过程的编程语言,注重算法和过程的设计。C++是在C语言的基础上发展而来的,增加了面向对象的特性,支持类、继承、多态等面向对象的概念

只看该作者 · 2023-11-21 16:14

C++对内存管理进行了改进，支持动态内存分配和释放，可以使用new和delete运算符。C语言只能使用malloc和free函数来完成内存分配和释放。