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C/C++
C之前世今生
20世纪70年代,肯·汤姆森为了使其设计的Unix系统更加高效,使用B语言的变种(即C语言)在DEC PDP-7计算机上重写了Unix。C语言中许多重要概念来源于BCPL语言,其对C语言的影响也间接地来源于B语言。在1978年,丹尼斯·里奇和布莱恩·柯林汉合作出版了《C程序设计语言》第一版,事实上即为K&R C标准[7]。1983年,为了制定一个独立于具体机器且无歧义的C语言标准,美国国家标准协会成立了一个委员会,并在1988年完成了该标准的制定,即ANSI C。此标准同时被国际标准化组织所采纳,也被称作ISO C。
C语言具有高效、灵活、功能丰富、表达力强和较高的可移植性等特点,在程序设计中备受青睐,成为最近25年使用最为广泛的编程语言[4]。目前,C语言编译器普遍存在于各种不同的操作系统中,例如Microsoft Windows、macOS、Linux、Unix等。C语言的设计影响了众多后来的编程语言,例如C++、Objective-C、Java、C#等。现行的许多软件都是由C语言或者其影响和派生的编程语言开发出来的。
C++之前世今生
C++语言发展大概可以分为三个阶段:
第一阶段从80年代到1995年。这一阶段C++语言基本上是传统类型上的面向对象语言,并且凭借着接近C语言的效率,在工业界使用的开发语言中占据了相当大份额;
第二阶段从1995年到2000年,这一阶段由于标准模板库和后来的Boost等程序库的出现,泛型程序设计在C++中占据了越来越多的比重。当然,同时由于Java、C#等语言的出现和硬件价格的大规模下降,C++受到了一定的冲击;
第三阶段从2000年至今,由于以Loki、MPL(Boost)等程序库为代表的产生式编程和模板元编程的出现,C++出现了发展历史上又一个新的高峰,这些新技术的出现以及和原有技术的融合,使C++已经成为当今主流程序设计语言中最复杂的一员。
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标准库的共享实现(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C和C++并不是所谓的编译型语言[来源请求]。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程序被编译实现,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,甚至至今仍出现在ISO C++某节标准库条款的标题 (页面存档备份,存于互联网档案馆)上。
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。C++引入了更多的特性,包括:复合类型(引用类型等)、const限定符和constexpr常量表达式、类型处理运算符(类型别名及auto和decltype等多种类型指示符)、C++标准库(IO库与多种容器类)与迭代器、动态内存与智能指针、函数重载、面向对象程序设计(如数据抽象、成员函数、类作用域、构造函数与析构函数、静态成员、访问控制与继承、虚函数、抽象类与接口等)、拷贝控制、运算符重载、造型与函数风格的强制类型转换、模板与泛型编程,以及异常处理、命名空间、多继承与虚继承、运行时类型识别及嵌套类等。