C++ 语言介绍

C++ 语言历史和设计哲学

C++ 是一种功能强大、通用性强的编程语言，由 Bjarne Stroustrup 在 C 语言的基础上扩展创建，最初名为“带类的 C”。它的设计理念是“零开销原则”，即不使用的特性不应带来任何性能开销。C++ 融合了高级和低级编程能力，使其适用于广泛的应用场景。

与 JavaScript 的对比概述

编译型 vs 解释型语言

JavaScript（解释型/JIT 编译）： JavaScript 代码通常由解释器（如浏览器的 JavaScript 引擎或 Node.js）执行。虽然现代 JavaScript 引擎使用即时（JIT）编译将代码在运行时转换为机器码以提高性能，但其核心特点是代码不会预先编译成独立的执行文件。

C++（编译型）： C++ 代码在执行前必须编译成机器码。这个过程包括：

1. 预处理： 处理 #include 和 #define 等指令。
2. 编译： 将预处理后的代码转换为汇编代码。
3. 汇编： 将汇编代码转换为机器码（目标文件）。
4. 链接： 将目标文件和库组合成一个可执行程序。

这个编译步骤允许进行广泛的优化，并生成高效的本地代码。

C++ 应用场景和优势

应用场景：

• 系统编程： 操作系统、设备驱动、嵌入式系统。
• 游戏开发： 高性能游戏引擎（例如 Unreal Engine、Unity 的核心）。
• 高性能计算： 科学模拟、金融建模、交易系统。
• 图形和多媒体： 图像/视频处理、3D 图形。
• 数据库： 数据库系统（例如 MySQL、MongoDB）。
• 编译器和解释器： 构建编程语言工具。

优势：

• 性能： 由于直接内存访问和编译，性能接近裸机。
• 控制： 对硬件资源和内存的精细控制。
• 可扩展性： 适用于大型复杂系统。
• 可移植性： 代码可以在各种平台上编译和运行。
• 丰富的生态系统： 广泛的库和工具。

开发环境搭建

要编写和运行 C++ 代码，通常需要：

1. 文本编辑器或 IDE： Visual Studio Code、Visual Studio、CLion、Eclipse 等。
2. C++ 编译器： GCC (GNU Compiler Collection)、Clang、MSVC (Microsoft Visual C++)。

示例设置（Linux/macOS 与 GCC/Clang）： 安装 build-essential (Linux) 或 Xcode Command Line Tools (macOS)。

# 在 Ubuntu/Debian 上
sudo apt update
sudo apt install build-essential

# 在 macOS 上
xcode-select --install

你的第一个 C++ 程序

让我们编写一个简单的“Hello, World!” C++ 程序。

编译和链接过程

要编译并运行 C++ “Hello, World!” 程序（假设你将其保存为 hello.cpp）：

1. 编译：

   g++ hello.cpp -o hello

   • g++：C++ 编译器（GCC 的一部分）。
   • hello.cpp：你的源代码文件。
   • -o hello：指定输出的可执行文件名为 hello。

2. 运行：

   ./hello

   这将执行编译后的程序，并在你的控制台打印“Hello, World from C++!”。

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练习题：

1. C++ 这样的编译型语言与 JavaScript 这样的解释型语言之间主要区别是什么？
2. 列举三个 C++ 优于 JavaScript 的常见应用领域，并解释原因。
3. 描述编译和链接一个简单的 C++ 程序所涉及的步骤。

项目构想：

• 用 C++ 创建一个简单的命令行计算器，可以执行基本的算术运算（加、减、乘、除）。