C++是最难的语言
这个世界上最难的编程语言可能非C++莫属了。你千万不要以为几天就可以学好C++,C++的学习曲线是相当BT的,你可以看看这篇文章。C++是一门很自由的语言,自由到了有点BT和恐怖的地步。我甚至认为C++并不是一门成熟的编程语言,因为太容易犯错了。所以,你一定要在一开始就要有很小心谨慎的态度,并把C++当成一种难以训服的猛兽来看待。
学习C++一定要多问几个“为什么是这样”,“凭什么要这样”的问题。比如:很多人知道C++有拷贝构造函数和初始化列表,但你真的知道为什么要有拷贝构造函数?为什么要有初始化列表吗?为什么要有template,为什么要有RTTI,为什么不是别的呢?难道就是为了让一门语言变得Cool一些吗?完全不是这样的,C++中的任何一个feature都有些实实在在的原因,你一定要去了解为什么要把C++设计成这样的原因,你才能学好C++。有空看看《C++演化和设计》一书。
C++的书籍
《C++ Primer》,这本初级读本可能让会你啃得很痛苦,所有的语言的特性和为什么都在里面了,好好读读。当然由C++之父写的《C++程序设计语言》也不错。两本看一本就好了。
了解C++的语法仅仅是万里长征的第一步,你还需要看看《Effective C++》和《More Effective C++》这两本书并不厚,但我从02年就一直看到现在,每次读我都有新的体会,这两本书太经典了。如果你对C语言不熟,这两本书会让你回去补C语言的课。
Think in C++同样是另一本经典之极的书,学c++必读,但是中文版的翻译的很不好,所以还是去读英文版的吧。
《C++沉思录》同样非常值得一读,这里教的不是编程,而是思考的方法,这是相当珍贵的。
《Exceptional C++》和《More Exceptional C++》让你看看各种问题的解决方法和一些常见的经典错误。
《Advanced C++》和《Modern C++》可以让你知道C++各种神奇的用法。
《泛型编程与STL》是把C++实践到了极致的东西。很强大。STL——神一样的模板库(容器,算法和函数对象),不得不服。
《深入探索C++对象模型》让你了解编译器下的C++是什么样的,让你了解C++的性能并不差。这个对于C++的程序员太关键了。我以前写过的《C++虚函数表解析》还有《C++对象内存布局》属于这个范畴。
面向对象设计
1、对于OO(面向对象)的含义,并非每一个人的看法都是同样的。
即使在如今。假设问十个人,可能会得到15种不同的答案。差点儿全部的人都会允许继承和多态是OO中的概念。大多数人还会再加上封装。
另一些人会加上异常处理。而可能会没有人将模板也包括进去。问题的关键在于:对于某个特性是否是属于OO的,往往都存在着不同的观点。而每一种观点都有着热情的拥护者。
2、C++的标准化工作对C++最重要的贡献就是:对功能强大的抽象机制提供了更有力的支持,从而减少了软件的复杂性。C++并不只不过一种面向对象的语言。它可以支持好几种编程风格,包含面向对象编程风格和泛型编程风格。这些编程风格都是非常重要的,由于每一种编程风格都提供了非常灵活的方法来通过抽象机制对代码进行组织。
面向对象编程使我们可以把对象的状态以及处理这些状态的函数绑定在一起,而封装和继承则使我们可以管理相互依赖性,并使可以通过更清晰和更easy的方式来重用代码。泛型编程则是一种较新的风格,它可以使我们编写出一些函数和类。它们可以对其它一些“没有定义的、没有关联的和未知类型”的函数和对象进行操作,从而为减少程序中耦合性和相互依赖性提供了一种独特的方式。当前,在其它的一些语言中也提供了对泛型的支持。可是都没有像C++中对泛型的支持这样强。其实。如今的泛型编程可能都要归功于C++独特的模板形式。今天。在C++中提供了很多功能强大的方式来表达抽象机制,而由此带来的灵活性就是C++标准化中最重要的成果。
3、在C++中没有模块系统(不管是完整的还是不完整的);它缺乏其它一些重要的特性,比如内存垃圾收集机制,它有静态类型检查,但却并不一定是“强”类型检查。
1、强/弱类型是指类型检查的严格程度的。语言有无类型,弱类型和强类型三种。无类型的不检查。甚至不区分指令和数据。
弱类型的检查非常弱,仅能严格的区分指令和数据。强类型的则严格的在编译期进行检查。
强类型定义语言:强制数据类型定义的语言。
也就是说。一旦一个变量被指定了某个数据类型,假设不经过强制转换。那么它就永远是这个数据类型了。举个样例:假设你定义了一个整型变量a,那么程序根本不可能将a当作字符串类型处理。强类型定义语言是类型安全的语言。
弱类型定义语言:数据类型能够被忽略的语言。它与强类型定义语言相反, 一个变量能够赋不同数据类型的值。
2、动态类型语言:动态类型语言是指在执行期间才去做数据类型检查的语言,也就是说,在用动态类型的语言编程时。永远也不用给不论什么变量指定数据类型,该语言会在你第一次赋值给变量时。在内部将数据类型记录下来。
静态类型语言:静态类型语言与动态类型语言刚好相反。它的数据类型是在编译其间检查的,也就是说在敲代码时要声明全部变量的数据类型。C/C++是静态类型语言的典型代表,其它的静态类型语言还有C#、JAVA等。
强类型定义语言在速度上可能略逊色于弱类型定义语言,可是强类型定义语言带来的严谨性可以有效的避免很多错误。
另外,“这门语言是不是动态语言”与“这门语言是否类型安全”之间是全然没有联系的!
3、封装
封装是保证软件部件具有优良的模块性的基础,封装的目标就是要实现软件部件的“高内聚、低耦合”,防止程序相互依赖性而带来的变动影响。
在面向对象的编程语言中,对象是封装的最基本单位,面向对象的封装比传统语言的封装更为清晰、更为有力。
面向对象的封装就是把描写叙述一个对象的属性和行为的代码封装在一个“模块”中。也就是一个类中,属性用变量定义,行为用方法进行定义,方法能够直接訪问同一个对象中的属性。
第一、良好的封装可以降低耦合。
第二、类内部的实现能够自由地改动。
第三、类具有清晰的对外接口。
封装的优点非常好理解,我们的房子就是一个类的实例。室内的装饰与摆设仅仅能被室内的居住者赞赏和使用,假设没有四面墙的遮挡,室内的全部活动在外人面前一览无遗。因为有了封装。房屋内的全部摆设都能够任意地改变而不用影响他人。然而。假设没有门窗。一个包裹得严严实实的黑箱子。即使它的空间再宽阔,也没有有用价值。房屋的门窗,就是封装对象暴露在外的属性和方法,专门供人进出,以及流通空气、带来阳光。
4、继承
在定义和实现一个类的时候。能够在一个已经存在的类的基础之上来进行。把这个已经存在的类所定义的内容作为自己的内容,并能够增加若干新的内容,或改动原来的方法使之更适合特殊的须要,这就是继承。继承是子类自己主动共享父类数据和方法的机制,这是类之间的一种is--a关系。提高了软件的可重用性和可扩展性。
第一、子类拥有父类非private的属性和功能。
第二、子类具有自己的属性和功能,即子类能够扩展父类没有的属性和功能;
第三、子类还能够以自己的方式实现父类的功能(方法重写)。
对于构造函数。它不能被继承,仅仅能被调用。继承会破坏封装。父类实现细节暴露给子类。
这事实上是增大了两个类之间的耦合性。而且是强耦合的关系。
5、多态
同一操作作用于不同的类的实例。将产生不同的运行结果。即不同类的对象收到相同的消息时。得到不同的结果。多态是面向对象程序设计的重要特征之中的一个,是扩展性在“继承”之后的又一重大表现 。对象依据所接受的消息而做出动作,相同的消息被不同的对象接受时可能导致全然不同的行为,这样的现象称为多态性。
虚方法是依照其执行时类型而非编译时类型进行动态绑定调用的。
6、抽象
抽象就是找出一些事物的相似和共性之处,然后将这些事物归为一个类,这个类仅仅考虑这些事物的相似和共性之处,而且会忽略与当前主题和目标无关的那些方面。将注意力集中在与当前目标有关的方面。
第一、抽象类不能实例化;
第二、抽象方法是必须被子类重写的方法;
第三、假设类中包括抽象方法,那么类就必须定义为抽象类,不论是否还能够包括其它一般方法。
7、接口
接口是把隐式公共方法和属性组合起来,以封装特定功能的一个集合。一旦类实现了接口。类就能够支持接口所指定的全部属性和成员。
声明接口在语法上与声明抽象类全然同样,但不同意提供接口中不论什么成员的运行方式。所以接口不能实例化。不能有构造方法和字段。不能有修饰符;不能声明为虚拟的或静态的等。还有实现接口的类就必需要实现接口中的全部方法和属性。
一个类能够支持多个接口,多个类也能够支持同样的接口。
抽象类能够给出一些成员的实现,接口却不包括成员的实现,抽象类的抽象成员可被子类部分实现,接口的成员须要实现类全然实现,一个类仅仅能继承一个抽象类,但可实现多个接口等等。
类库学习
C++保持核心语言的效率同时大力发展应用库的发展趋势!!在C++中,库的地位是非常高的。C++之父 Bjarne Stroustrup先生多次表示了设计库来扩充功能要好过设计更多的语法的言论。现实中,C++的库门类繁多,解决的问题也是极其广泛,库从轻量级到重量级的都有。不少都是让人眼界大开,亦或是望而生叹的思维杰作。由于库的数量非常庞大,而且限于笔者水平,其中很多并不了解。
一、标准库
标准库中提供了C++程序的基本设施。虽然C++标准库随着C++标准折腾了许多年,直到标准的出台才正式定型,但是在标准库的实现上却很令人欣慰得看到多种实现,并且已被实践证明为有工业级别强度的佳作。
1、 Dinkumware C++ Library
P.J. Plauger编写的高品质的标准库。P.J. Plauger博士是Dr. Dobb's程序设计杰出奖的获得者。其编写的库长期被Microsoft采用,并且最近Borland也取得了其OEM的license,在其C/C+ +的产品中采用Dinkumware的库。
2、 RogueWave Standard C++ Library
这个库在Borland C++ Builder的早期版本中曾经被采用,后来被其他的库给替换了。
3、SGI STL
SGI公司的C++标准模版库。
4、STLport
SGI STL库的跨平台可移植版本。
二、准标准库——Boost
Boost 库是一个经过千锤百炼、可移植、提供源代码的C++库,作为标准库的后备,是C++标准化进程的发动机之一。 Boost库由C++标准委员会库工作组成员发起,在C++社区中影响甚大,其成员已近2000人。 Boost库为我们带来了最新、最酷、最实用的技术,是不折不扣的"准"标准库。
Boost中比较有名气的有这么几个库:
1、regex
正则表达式库
2、spirit
LL parser framework,用C++代码直接表达EBNF
3、Graph
图组件和算法
4、Lambda
在调用的地方定义短小匿名的函数对象,很实用的functional功能
5、concept check
检查泛型编程中的concept
6、Mpl
用模板实现的元编程框架
7、Thread
可移植的C++多线程库
8、Python
把C++类和函数映射到Python之中
9、Pool
内存池管理
10、smart_ptr
三、5个智能指针
Boost 总体来说是实用价值很高,质量很高的库。并且由于其对跨平台的强调,对标准C++的强调,是编写平台无关,现代C++的开发者必备的工具。但是Boost 中也有很多是实验性质的东西,在实际的开发中实用需要谨慎。并且很多Boost中的库功能堪称对语言功能的扩展,其构造用尽精巧的手法,不要贸然的花费时间研读。Boost另外一面,比如Graph这样的库则是具有工业强度,结构良好,非常值得研读的精品代码,并且也可以放心的在产品代码中多多利用。
四、GUI
在众多C++的库中,GUI部分的库算是比较繁荣,也比较引人注目的。在实际开发中,GUI库的选择也是非常重要的一件事情,下面我们综述一下可选择的GUI库,各自的特点以及相关工具的支持。
1、 MFC
大名鼎鼎的微软基础类库(Microsoft Foundation Class)。大凡学过VC++的人都应该知道这个库。虽然从技术角度讲,MFC是不大漂亮的,但是它构建于Windows API 之上,能够使程序员的工作更容易,编程效率高,减少了大量在建立 Windows 程序时必须编写的代码,同时它还提供了所有一般 C++ 编程的优点,例如继承和封装。
MFC 编写的程序在各个版本的Windows操作系统上是可移植的,例如,在 Windows 3.1下编写的代码可以很容易地移植到 Windows NT 或 Windows 95 上。但是在最近发展以及官方支持上日渐势微。
2、 QT
Qt 是Trolltech公司的一个多平台的C++图形用户界面应用程序框架。它提供给应用程序开发者建立艺术级的图形用户界面所需的所用功能。Qt是完全面向对象的很容易扩展,并且允许真正地组件编程。自从1996年早些时候,Qt进入商业领域,它已经成为全世界范围内数千种成功的应用程序的基础。Qt也是流行的Linux桌面环境KDE 的基础,同时它还支持Windows、Macintosh、Unix/X11等多种平台。
3、WxWindows
跨平台的GUI库。因为其类层次极像MFC,所以有文章介绍从MFC到WxWindows的代码移植以实现跨平台的功能。通过多年的开发也是一个日趋完善的 GUI库,支持同样不弱于前面两个库。并且是完全开放源代码的。新近的C++ Builder X的GUI设计器就是基于这个库的。
4、Fox
开放源代码的GUI库。作者从自己亲身的开发经验中得出了一个理想的GUI库应该是什么样子的感受出发,从而开始了对这个库的开发。有兴趣的可以尝试一下。
5、 WTL
基于ATL的一个库。因为使用了大量ATL的轻量级手法,模板等技术,在代码尺寸,以及速度优化方面做得非常到位。主要面向的使用群体是开发COM轻量级供网络下载的可视化控件的开发者。
6、 GTK
GTK是一个大名鼎鼎的C的开源GUI库。在Linux世界中有Gnome这样的杀手应用。而GTK就是这个库的C++封装版本。
五、网络通信库
ACE
C++库的代表,超重量级的网络通信开发框架。ACE自适配通信环境(Adaptive Communication Environment)是可以自由使用、开放源代码的面向对象框架,在其中实现了许多用于并发通信软件的核心模式。ACE提供了一组丰富的可复用C++ 包装外观(Wrapper Facade)和框架组件,可跨越多种平台完成通用的通信软件任务,其中包括:事件多路分离和事件处理器分派、信号处理、服务初始化、进程间通信、共享内存管理、消息路由、分布式服务动态(重)配置、并发执行和同步,等等。
StreamModule
设计用于简化编写分布式程序的库。尝试着使得编写处理异步行为的程序更容易,而不是用同步的外壳包起异步的本质。
SimpleSocket
这个类库让编写基于socket的客户/服务器程序更加容易。
A Stream Socket API for C++
又一个对Socket的封装库。
六、XML
Xerces
Xerces-C++ 是一个非常健壮的XML解析器,它提供了验证,以及SAX和DOM API。XML验证在文档类型定义(Document Type Definition,DTD)方面有很好的支持,并且在2001年12月增加了支持W3C XML Schema 的基本完整的开放标准。
XMLBooster
这个库通过产生特制的parser的办法极大的提高了XML解析的速度,并且能够产生相应的GUI程序来修改这个parser。在DOM和SAX两大主XML解析办法之外提供了另外一个可行的解决方案。
Pull Parser
这个库采用pull方法的parser。在每个SAX的parser底层都有一个pull的parser,这个xpp把这层暴露出来直接给大家使用。在要充分考虑速度的时候值得尝试。
Xalan
Xalan是一个用于把XML文档转换为HTML,纯文本或者其他XML类型文档的XSLT处理器。
CMarkup
这是一种使用EDOM的XML解析器。在很多思路上面非常灵活实用。值得大家在DOM和SAX之外寻求一点灵感。
libxml++
libxml++是对着名的libxml XML解析器的C++封装版本
七、科学计算
Blitz++
Blitz++ 是一个高效率的数值计算函数库,它的设计目的是希望建立一套既具像C++ 一样方便,同时又比Fortran速度更快的数值计算环境。通常,用C++所写出的数值程序,比 Fortran慢20%左右,因此Blitz++正是要改掉这个缺点。方法是利用C++的template技术,程序执行甚至可以比Fortran更快。 Blitz++目前仍在发展中,对于常见的SVD,FFTs,QMRES等常见的线性代数方法并不提供,不过使用者可以很容易地利用Blitz++所提供的函数来构建。
POOMA
POOMA是一个免费的高性能的C++库,用于处理并行式科学计算。POOMA的面向对象设计方便了快速的程序开发,对并行机器进行了优化以达到最高的效率,方便在工业和研究环境中使用。
MTL
Matrix Template Library(MTL)是一个高性能的泛型组件库,提供了各种格式矩阵的大量线性代数方面的功能。在某些应用使用高性能编译器的情况下,比如Intel的编译器,从产生的汇编代码可以看出其与手写几乎没有两样的效能。
CGAL
Computational Geometry Algorithms Library的目的是把在计算几何方面的大部分重要的解决方案和方法以C++库的形式提供给工业和学术界的用户。
八、游戏开发
Audio/Video 3D C++ Programming Library
AV3D是一个跨平台,高性能的C++库。主要的特性是提供3D图形,声效支持(SB,以及S3M),控制接口(键盘,鼠标和遥感),XMS。
KlayGE
国内游戏开发高手自己用C++开发的游戏引擎。KlayGE是一个开放源代码、跨平台的游戏引擎,并使用Python作脚本语言。KlayGE在LGPL协议下发行。感谢龚敏敏先生为中国游戏开发事业所做出的贡献。
OGRE
OGRE (面向对象的图形渲染引擎)是用C++开发的,使用灵活的面向对象3D引擎。它的目的是让开发者能更方便和直接地开发基于3D硬件设备的应用程序或游戏。引擎中的类库对更底层的系统库(如:Direct3D和OpenGL)的全部使用细节进行了抽象,并提供了基于现实世界对象的接口和其它类。
九、线程
C++ Threads
这个库的目标是给程序员提供易于使用的类,这些类被继承以提供在Linux环境中很难看到的大量的线程方面的功能。
ZThreads
一个先进的面向对象,跨平台的C++线程和同步库。
十、序列化
s11n
一个基于STL的C++库,用于序列化POD,STL容器以及用户定义的类型。
Simple XML Persistence Library
这是个把对象序列化为XML的轻量级的C++库。
十一、综合
P::Classes
一个高度可移植的C++应用程序框架。当前关注类型和线程安全的signal/slot机制,i/o系统包括基于插件的网络协议透明的i/o架构,基于插件的应用程序消息日志框架,访问sql数据库的类等等。
ACDK - Artefaktur Component Development Kit
这是一个平台无关的C++组件框架,类似于Java或者.NET中的框架(反射机制,线程,Unicode,废料收集,I/O,网络,实用工具,XML,等等),以及对Java, Perl, Python, TCL, Lisp, COM 和 CORBA的集成。
dlib C++ library
各种各样的类的一个综合。大整数,Socket,线程,GUI,容器类,以及浏览目录的API等等。
Chilkat C++ Libraries
这是提供zip,e-mail,编码,S/MIME,XML等方面的库。
C++ Portable Types Library (PTypes)
这是STL的比较简单的替代品,以及可移植的多线程和网络库。
Loki
哦,你可能抱怨我早该和Boost一起介绍它,一个实验性质的库。作者在loki中把C++模板的功能发挥到了极致。并且尝试把类似设计模式这样思想层面的东西通过库来提供。同时还提供了智能指针这样比较实用的功能。
ATL
ATL(Active Template Library)是一组小巧、高效、灵活的类,这些类为创建可互操作的COM组件提供了基本的设施。
FC++: The Functional C++ Library
这个库提供了一些函数式语言中才有的要素。属于用库来扩充语言的一个代表作。如果想要在OOP之外寻找另一分的乐趣,可以去看看函数式程序设计的世界。大师 Peter Norvig在 "Teach Yourself Programming in Ten Years"一文中就将函数式语言列为至少应当学习的6类编程语言之一。
FACT
另外一个实现函数式语言特性的库
Crypto++
提供处理密码,消息验证,单向hash,公匙加密系统等功能的免费库。
还有很多非常激动人心或者是极其实用的C++库。
正如我们可以通过计算机历史上的重要人物了解计算机史的发展,C++相关人物的网站也可以使我们得到最有价值的参考与借鉴,下面的人物我们认为没有介绍的必要,只因下面的人物在C++领域的地位众所周知,我们只将相关的资源进行罗列以供读者学习。
C++有很多技巧,有的很BT,包括虚函数表,也许会有人觉得有点没意思,但我觉得很有意思,一方面可以了解一门语言的实现细节,另一方面可以开阔思路。我从学习这些知识中受益很多。毕竟,C++博大精深,任何一篇文章都无法将其概括。