C和C++是一回事嗎

C語(yǔ)言雖說(shuō)經(jīng)常和c++在一起被大家提起，但可千萬(wàn)不要以為它們是一個(gè)東西?，F(xiàn)在我們常用的C語(yǔ)言是C89標(biāo)準(zhǔn)，C++是C++99標(biāo)準(zhǔn)的。C89就是在1989年制定的標(biāo)準(zhǔn)。本文在討論的時(shí)候使用的C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)是C89，C++標(biāo)準(zhǔn)是C++99。

我們來(lái)介紹C語(yǔ)言和C++中那些不同的地方。

函數(shù)默認(rèn)值

在C++中我們?cè)诙x或聲明一個(gè)函數(shù)的時(shí)候，有時(shí)會(huì)在形參中給它賦一個(gè)初始值作為不傳參數(shù)時(shí)候的缺省值，例如：

int FUN（int a = 10）；

代表沒有傳參調(diào)用的時(shí)候，自動(dòng)給a賦一個(gè)10的初始值。然而這種操作在c89下是行不通的，在c語(yǔ)言下這么寫就會(huì)報(bào)錯(cuò)。

我們都知道，系統(tǒng)在調(diào)用任何一個(gè)函數(shù)的時(shí)候都有函數(shù)棧幀的開辟，如果函數(shù)有參數(shù)則需要壓入實(shí)參。平常在我們?nèi)藶榻o定實(shí)參的時(shí)候，是按照參數(shù)列表從右向左依次將參數(shù)通過以下指令傳入寄存器，再通過push指令壓入。現(xiàn)在我們已經(jīng)給定了函數(shù)參數(shù)的默認(rèn)值，那么在壓實(shí)參的時(shí)候只需要一步push初始值即可，效率更高。

mov eax/ecx dword ptr[ebp-4] //假設(shè)是int數(shù)據(jù)

另外需要注意的是，賦初始值必須從參數(shù)列表的右邊開始賦值，從左邊開始賦值將會(huì)出錯(cuò)：

intsum1(inta=10,intb);//錯(cuò)誤int sum2(int a,int b = 20); //正確

因?yàn)槿绻鹲um1的聲明是正確的，那么我們調(diào)用的時(shí)候怎么調(diào)用？sum1( ,20)？很可惜這樣屬于語(yǔ)法錯(cuò)誤，調(diào)用這么寫既然不對(duì)那就當(dāng)然不能這樣賦初始值了。相反，sum2的調(diào)用：sum2(20)；合情合理，沒有任何問題。

實(shí)際在寫工程的時(shí)候，我們都習(xí)慣將函數(shù)的聲明寫在頭文件中而非本文件里，然后在不同的文件中寫出它們的定義。那么這種情況可以賦初始值嗎？當(dāng)然可以，不論是定義還是聲明處，只要你遵守從右向左賦的規(guī)則就可以。甚至你還可以這樣給初始值：

int fun(int a ,int b = 10);int fun(int a = 20,int b);

眼尖的同學(xué)看見了下面的那行代碼大喊錯(cuò)誤，因?yàn)橄冉o左邊賦值了！

其實(shí)這樣聲明完全沒有問題，兩句聲明是同一個(gè)函數(shù)(函數(shù)多次聲明沒有問題)，第一句已經(jīng)給b了一個(gè)初始值，運(yùn)行到第二句時(shí)已經(jīng)等價(jià)于int fun(int a = 20,int b = 10);了。但是注意，這兩句的順序不能反轉(zhuǎn)，否則就是錯(cuò)誤的。

總結(jié)：C89標(biāo)準(zhǔn)的C語(yǔ)言不支持函數(shù)默認(rèn)值，C++支持函數(shù)默認(rèn)值，且需要遵循從右向左賦初始值。

inline內(nèi)聯(lián)函數(shù)

說(shuō)到內(nèi)聯(lián)函數(shù)大家應(yīng)當(dāng)不陌生，它又是一個(gè)C89標(biāo)準(zhǔn)下C語(yǔ)言沒有的函數(shù)。它的具體做法和宏非常相似，也是在調(diào)用處直接將代碼展開，只不過宏它是在預(yù)編譯階段展開，而內(nèi)聯(lián)函數(shù)是在 編譯階段進(jìn)行處理的。同時(shí)，宏作為預(yù)處理并不進(jìn)行類型檢查，而inline函數(shù)是要進(jìn)行類型檢查的，也就可以稱作“更安全的宏”。

內(nèi)聯(lián)函數(shù)和普通函數(shù)的區(qū)別：內(nèi)聯(lián)函數(shù)沒有棧幀的開辟回退，一般我們直接把內(nèi)聯(lián)函數(shù)寫在頭文件中，include之后就可以使用，由于調(diào)用時(shí)直接代碼展開所以我們根本不需要擔(dān)心什么重定義的問題——它連符號(hào)都沒有生成當(dāng)然不會(huì)所謂重定義了。普通函數(shù)生成符號(hào)，內(nèi)聯(lián)函數(shù)不會(huì)生成符號(hào)。

關(guān)于inline還需要注意的一點(diǎn)是，我們?cè)谑褂盟臅r(shí)候往往是用來(lái)替換函數(shù)體非常?。?~5行代碼）的函數(shù)的。這種情況下函數(shù)的堆棧開銷相對(duì)函數(shù)體大小來(lái)說(shuō)就非常大了，這種情況使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)可以大大提高效率。相反如果是一個(gè)需要很多代碼才能實(shí)現(xiàn)的函數(shù)，則不適合使用。一是此時(shí)函數(shù)堆棧調(diào)用開銷與函數(shù)體相比已經(jīng)是微不足道了，二是大量的代碼直接展開的話會(huì)給調(diào)試帶來(lái)很大的不便。三是如果代碼體達(dá)到一個(gè)閾值，編譯器會(huì)將它變成普通函數(shù)。

同時(shí)，遞歸函數(shù)不能聲明為inline函數(shù)。說(shuō)到底inline只是對(duì)編譯器的建議，最終能否成功也不一定。同時(shí)，我們平常生成的都是debug版本，在這個(gè)版本下inline是不起作用的。只有生成release版時(shí)才會(huì)起作用。

總結(jié)：C89沒有，在調(diào)用點(diǎn)直接展開，不生成符號(hào)，沒有棧幀的開辟回退，僅在Release版本下生效。一般寫在頭文件中。

函數(shù)重載

C語(yǔ)言中產(chǎn)生函數(shù)符號(hào)的規(guī)則是根據(jù)名稱產(chǎn)生，這也就注定了c語(yǔ)言不存在函數(shù)重載的概念。而C++生成函數(shù)符號(hào)則考慮了函數(shù)名、參數(shù)個(gè)數(shù)、參數(shù)類型。需要注意的是函數(shù)的返回值并不能作為函數(shù)重載的依據(jù)，也就是說(shuō)int sum和double sum這兩個(gè)函數(shù)是不能構(gòu)成重載的！

我們的函數(shù)重載也屬于多態(tài)的一種，這就是所謂的靜多態(tài)。

靜多態(tài)：函數(shù)重載，函數(shù)模板

動(dòng)多態(tài)（運(yùn)行時(shí)的多態(tài)）：繼承中的多態(tài)（虛函數(shù)）。

使用重載的時(shí)候需要注意作作用域問題：請(qǐng)看如下代碼。

#include using namespace std; bool compare(int a,int b){return a > b;} bool compare(double a,double b){return a > b;} int main(){//bool compare(int a,int b); compare(10,20);compare(10.5,20.5);return 0;}

我在全局作用域定義了兩個(gè)函數(shù)，它們由于參數(shù)類型不同可以構(gòu)成重載，此時(shí)main函數(shù)中調(diào)用則可以正確的調(diào)用到各自的函數(shù)。

但是請(qǐng)看main函數(shù)中被注釋掉的一句代碼。如果我將它放出來(lái)，則會(huì)提出警告：將double類型轉(zhuǎn)換成int類型可能會(huì)丟失數(shù)據(jù)。

這就意味著我們編譯器針對(duì)下面兩句調(diào)用都調(diào)用了參數(shù)類型int的compare。由此可見，編譯器調(diào)用函數(shù)時(shí)優(yōu)先在局部作用域搜索，若搜索成功則全部按照該函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)用。若未搜索到才在全局作用域進(jìn)行搜索。

總結(jié)：C語(yǔ)言不存在函數(shù)重載，C++根據(jù)函數(shù)名參數(shù)個(gè)數(shù)參數(shù)類型判斷重載，屬于靜多態(tài)，必須同一作用域下才叫重載。

const

這一部分非常重要。在我的另一篇博客“C語(yǔ)言的32個(gè)關(guān)鍵字”中對(duì)C語(yǔ)言中的const也有所講解。當(dāng)中提到了這么一個(gè)問題：C語(yǔ)言中被const修飾的變量不是常量，叫做常變量或者只讀變量，這個(gè)常變量是無(wú)法當(dāng)作數(shù)組下標(biāo)的。然而在C++中const修飾的變量可以當(dāng)作數(shù)組下標(biāo)使用，成為了真正的常量。這就是C++對(duì)const的擴(kuò)展。

C語(yǔ)言中的const：被修飾后不能做左值，可以不初始化，但是之后沒有機(jī)會(huì)再初始化。不可以當(dāng)數(shù)組的下標(biāo)，可以通過指針修改。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它和普通變量的區(qū)別只是不能做左值而已。其他地方都是一樣的。

C++中的const：真正的常量。定義的時(shí)候必須初始化，可以用作數(shù)組的下標(biāo)。const在C++中的編譯規(guī)則是替換（和宏很像），所以它被看作是真正的常量。也可以通過指針修改。需要注意的是，C++的指針有可能退化成C語(yǔ)言的指針。比如以下情況：

int b = 20;const int a = b;

這時(shí)候的a就只是一個(gè)普通的C語(yǔ)言的const常變量了，已經(jīng)無(wú)法當(dāng)數(shù)組的下標(biāo)了。（引用了一個(gè)編譯階段不確定的值）

const在生成符號(hào)時(shí)，是local符號(hào)。即在本文件中才可見。如果非要在別的文件中使用它的話，在文件頭部聲明：extern cosnt int data = 10；這樣生成的符號(hào)就是global符號(hào)。

總結(jié)：C中的const叫只讀變量，只是無(wú)法做左值的變量；C++中的const是真正的常量，但也有可能退化成c語(yǔ)言的常量，默認(rèn)生成local符號(hào)。

引用

說(shuō)到引用，我們第一反應(yīng)就是想到了他的兄弟：指針。引用從底層來(lái)說(shuō)和指針就是同一個(gè)東西，但是在編譯器中它的特性和指針完全不同。

int a = 10;int &b = a;int*p=&a;//b=20;//*p = 20;

首先定義一個(gè)變量a = 10，然后我們分別定義一個(gè)引用b以及一個(gè)指針p指向a。我們來(lái)轉(zhuǎn)到反匯編看看底層的實(shí)現(xiàn)：

可以看到底層實(shí)現(xiàn)完全一致，取a的地址放入eax寄存器，再將eax中的值存入引用b/指針p的內(nèi)存中。至此我們可以說(shuō)（在底層）引用本質(zhì)就是一個(gè)指針。

了解了底層實(shí)現(xiàn)，我們回到編譯器。我們看到對(duì)a的值的修改，指針p的做法是*p = 20；即進(jìn)行解引用后替換值。底層實(shí)現(xiàn)：

再來(lái)看看引用修改：

我們看到修改a的值的方法也是一樣的，也是解引用。只是我們?cè)谡{(diào)用的時(shí)候有所不同：調(diào)用p時(shí)需要*p解引用，b則直接使用就可以。由此我們推斷出：引用在直接使用時(shí)是指針解引用。p直接使用則是它自己的地址。這樣我們也了解了，我們給引用開辟的這塊內(nèi)存是根本訪問不到的。如果直接用就直接解引用了。即使打印&b，輸出的也是a的地址。

在此附上將指針轉(zhuǎn)為引用的小技巧：int *p = &a,我們將 引用符號(hào)移到左邊 將 *替換即可：int &p = a。

接下來(lái)看看如何創(chuàng)建數(shù)組的引用：

int array[10] = {0}；//定義一個(gè)數(shù)組

我們知道，array拿出來(lái)使用的話就是數(shù)組array的首元素地址。即是int *類型。

那么&array是什么意思呢？int **類型，用來(lái)指向array[0]地址的一個(gè)地址嗎？不要想當(dāng)然了，&array是整個(gè)數(shù)組類型。

那么要定義一個(gè)數(shù)組引用，按照上面的小訣竅，先來(lái)寫寫數(shù)組指針吧：

int (*q) [10] = &array;

將右側(cè)的&對(duì)左邊的*進(jìn)行覆蓋：

int (&q)[10] = array;

測(cè)試sizeof(q) = 10。我們成功創(chuàng)建了數(shù)組引用。

經(jīng)過上面的詳解 ，我們知道了引用其實(shí)就是取地址。那么我們都知道一個(gè)立即數(shù)是沒有地址的，即

int &b = 10;

這樣的代碼是無(wú)法通過編譯的。那如果你就是非要引用一個(gè)立即數(shù)，其實(shí)也不是沒有辦法：

const int &b = 10；

即將這個(gè)立即數(shù)用const修飾一下，就可以了。為什么呢？

這時(shí)因?yàn)楸籧onst修飾的都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)臨時(shí)量來(lái)保存這個(gè)數(shù)據(jù)，自然就有地址可取了。

總結(jié)：引用底層就是指針，使用時(shí)會(huì)直接解引用，可以配合const對(duì)一個(gè)立即數(shù)進(jìn)行引用。

malloc,free && new,delete

這個(gè)問題很有意思，也是重點(diǎn)需要關(guān)注的問題。malloc()和free()是C語(yǔ)言中動(dòng)態(tài)申請(qǐng)內(nèi)存和釋放內(nèi)存的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的函數(shù)。而new和delete是C++運(yùn)算符、關(guān)鍵字。new和delete底層其實(shí)還是調(diào)用了malloc和free。它們之間的區(qū)別有以下幾個(gè)方面：

①：malloc和free是函數(shù)，new和delete是運(yùn)算符。

②：malloc在分配內(nèi)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時(shí)需要指定大小，還需要類型轉(zhuǎn)換。new時(shí)不需要指定大小因?yàn)樗梢詮慕o出的類型判斷，并且還可以同時(shí)賦初始值。

③：malloc不安全，需要手動(dòng)類型轉(zhuǎn)換，new不需要類型轉(zhuǎn)換。

④：free只釋放空間，delete先調(diào)用析構(gòu)函數(shù)再釋放空間（如果需要）。與第⑤條對(duì)應(yīng)，如果使用了復(fù)雜類型，先析構(gòu)再call operator delete回收內(nèi)存。

⑤：new是先調(diào)用構(gòu)造函數(shù)再申請(qǐng)空間（如果需要）。

與第④條對(duì)應(yīng)，我們?cè)谡{(diào)用new的時(shí)候（例如int *p2 = new int;這句代碼 ），底層代碼的實(shí)現(xiàn)是：首先push 4字節(jié)（int類型的大小），隨后call operator new函數(shù)分配了內(nèi)存。由于我們這句代碼并未涉及到復(fù)雜類型（如類類型），所以也就沒有構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用。如下是operator new的源代碼，也是new實(shí)現(xiàn)的重要函數(shù)：

void *__CRTDECL operator new(size_t size) _THROW1(_STD bad_alloc){ // try to allocate size bytes void *p;while ((p = malloc(size)) == 0)if (_callnewh(size) == 0){ // report no memory _THROW_NCEE(_XSTD bad_alloc, );}return (p);}

我們可以看到，首先malloc(size)申請(qǐng)參數(shù)字節(jié)大小的內(nèi)存，如果失敗(malloc失敗返回0)則進(jìn)入判斷：如果_callnewh(size)也失敗的話，拋出bad_alloc異常。_callnewh()這個(gè)函數(shù)是在查看new handler是否可用，如果可用會(huì)釋放一部分內(nèi)存再返回到malloc處繼續(xù)申請(qǐng)，如果new handler不可用就會(huì)拋出異常。

⑥：內(nèi)存不足（開辟失?。r(shí)處理方式不同。

malloc失敗返回0，new失敗拋出bad_alloc異常。

⑦：new和malloc開辟內(nèi)存的位置不同。

malloc開辟在堆區(qū)，new開辟在自由存儲(chǔ)區(qū)域。

⑧：new可以調(diào)用malloc(),但malloc不能調(diào)用new。

new就是用malloc()實(shí)現(xiàn)的，new是C++獨(dú)有malloc當(dāng)然無(wú)法調(diào)用。

作用域

C語(yǔ)言中作用域只有兩個(gè)：局部，全局。C++中則是有：局部作用域，類作用域，名字空間作用域三種。

所謂名字空間就是namespace，我們定義一個(gè)名字空間就是定義一個(gè)新作用域。訪問時(shí)需要以如下方式訪問，以std為例：

std::cin<< "123" <

例如我們有一個(gè)名字空間叫Myname，其中有一個(gè)變量叫做data。如果我們希望在其他地方使用data的話，需要在文件頭聲明：using Myname::data；這樣一來(lái)data就使用的是Myname中的值了。可是這樣每個(gè)符號(hào)我們都得聲明豈不是累死？

我們只要using namespace Myname；就可以將其中所有符號(hào)導(dǎo)入了。這也就是我們經(jīng)?？吹降膗sing namespace std;的意思啦。

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：C和C++是同一個(gè)東西嗎

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