C与其他语言的比较.doc

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1、在31年前(1979年)，一名刚获得博士学位的研究员，为了开发一个软件项目发明了一门新编程语言，该研究员名为BjarneStroustrup，该门语言则命名为——Cwithclasses，四年后改称为C++。C++是一门通用编程语言，支持多种编程范式，包括过程式、面向对象(object-orientedprogramming,OP)、泛型(genericprogramming,GP)，后来为泛型而设计的模版，被发现及证明是图灵完备的，因此使C++亦可支持模版元编程范式(templatemetaprogram

2、ming,TMP)。C++继承了C的特色，既为高级语言，又含低级语言功能，可同时作为系统和应用编程语言。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(于C/Java之后)。C++经历长期的实践和演化，才成为今日的样貌。1998年，C++标准委员会排除万难，使C++成为ISO标准(俗称C++98)，当中含非常强大的标准模版库(standardtemplatelibrary,STL)。之后委员会在2005年提交了有关标准库的第一个技术报告(简称TR1)，并为下一

3、个标准C++0x而努力。可惜C++0x并不能在200x年完成，各界希望新标准能于2011年内出台。流行的C++编译器中，微软VisualC++2010已实现部分C++0x语法并加入TR1扩充库，而gcc对C++0x语法和库的支持比VC2010更多。应否选择C++哪些程序适宜使用C++?C++并非万能丹，我按经验举出一些C++的适用时机。C++适合构造程序中需求较稳定的部分，需求变化较大的部分可使用脚本语言；程序须尽量发挥硬件的最高性能，且性能瓶颈在于CPU和内存；程序须频繁地与操作系统或硬件沟通；程序必须使

4、用C++框架/库，如大部分游戏引擎(如Unreal/Source)及中间件(如Havok/FMOD)，虽然有些C++库提供其他语言的绑定，但通常原生的API性能最好、最新；项目中某个目标平台只提供C++编译器的支持。按应用领域来说，C++适用于开发服务器软件、桌面应用、游戏、实时系统、高性能计算、嵌入式系统等。使用C++还是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

5、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(resourceacquisitionisinitialization，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

6、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。为何C++性能可优于其他语言?相对运

7、行于虚拟机语言(如C#/Java)，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(如Python/Lua)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(例如C#/Java必然会初始化变量)，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

8、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，这点稍后补充。我进行了一个简单全局渲染性能测试(5