C和C++的区别

作者:追风剑情 发布于:2020-7-2 9:27 分类:C

      在很大程度上,C++是C的超集,这意味着一个有效的C程序也是一个有效的C++程序。C和C++的主要区别是,C++支持许多附加特性。但是,C++中有许多规则与C稍有不同。这些不同使得C程序作为C++程序编译时可能以不同的方式运行或根本不能运行。如果使用C++编译器编译C程序,就知道这些不同之处。

      C99标准的发布使得问题更加复杂,因为有些情况下使得C更接近C++。例如,C99标准允许在代码中的任意处进行声明,而且可以识别//注释指示符。在其他方面,C99使其与C++的差异变大。例如,新增了变长数组和关键字restrict。C11缩小了与C++的差异。例如,引进了char16_t类型,新增了关键字_Alignas,新增了alignas宏与C++的关键字匹配。C11仍处于起步阶段,许多编译器开发商甚至都没有完全支持C99。我们要了解C90、C99、C11之间的区别,还要了解C++11与这些标准之间的区别,以及每个标准与C标准之间的区别。当然,C++也正在发展,因此,C和C++的异同也在不断变化。

1、函数原型

在C++中,函数原型必不可少,但是在C中是可选的。这一区别在声明一个函数时让函数名后面的圆括号为空,就可以看出来。在C中,空圆括号说明这是前置原型,但是在C++中则说明该函数没有参数。也就是说,在C++中,int slice();和int slice(void);相同。例如,下面旧风格的代码在C中可以接受,但是在C++中会产生错误:

int slice();
int main()
{
   ...
   slice(20, 50);
   ...
}
int slice(int a, int b)
{
   ...
}

在C中,编译器假定用户使用旧风格声明函数。在C++中,编译器假定slice()与slice(void)相同,且未声明slice(int, int)函数。另外,C++允许用户声明多个同名函数,只要它们的参数列表不同即可。

2、char常量
C把char常量视为int类型,而C++将其视为char类型。例如,考虑下面的语句:
char ch = 'A';
在C中,常量'A'被储存在int大小的内存块中,更精确地说,字符编码被储存为一个int类型的值。相同数值也储存在变量ch中,但是在ch中该值只占内存的1字节。
在C++中,'A'和ch都占用1字节。有些C程序利用char常量被视为int类型这一特性,用字符来表示整数值。例如,如果一个系统中的int是4字节,就可以这样编写C代码:
int x = 'ABCD'; /*对于int是4字节的系统,该语句出现在C程序中没问题,但是出现在C++程序中会出错*/
'ABCD'表示一个4字节的int类型值,其中第1个字节储存A的字符编码,第2个字节储存B的字符编码,以此类推。注意,‘ABCD’和”ABCD“不同。前者只是书写int类型值的一种方式,而后者是一个字符串,它对应一个5字节内存块的地址。
考虑下面的代码:
int x = 'ABCD';
char c = 'ABCD';
printf("%d %d %c\n", x, 'ABCD', c, 'ABCD');
在我们的系统中,得到的输出如下:
1094861636 1094861636 D D
该例说明,如果把'ABCD'视为int类型,它是一个4字节的整数值。但是,如果将其视为char类型,程序只使用最后一个字节。在我们的系统中,尝试用%s转换说明打印'ABCD'会导致程序崩溃,因为'ABCD'的数值(1094861636 )已经超出该类型可表示的范围。

可以这样使用的原因是C提供了一种方法可单独设置int类型中的每个字节,因为每个字符都对应一个字节。但是,由于要依赖特定的字符编码,所以更好的方法是使用十六进制的整型常量,因为每两位十六进制数对应一个字节。(C的早期版本不提供十六进制记法,这也许是多字符常量技术首先得到发展的原因)。

3、const限定符

在C中,全局的const具有外部链接,但是在C++中,具有内部链接。也就是说,下面C++的声明:
const double PI = 3.14159;
相当于下面C中的声明:
static const double PI = 3.14159;

假设这两条声明都在所有函数的外部。C++规则的意图是为了在头文件更加方便地使用const。如果const变量是内部链接,每个包含该头文件的文件都会获得一份const变量的备份。如果const变量是外部链接,就必须在一个文件中进行定义式声明,然后在其他文件中使用关键字extern进行引用式声明。

顺带一提,C++可以使用关键字extern使一个const值具有外部链接。所以两种语言都可以创建内部链接和外部链接的const变量。它们的区别在于默认使用哪种链接。
另外,在C++中,可以用const来声明普通数组的大小:
const int ARSIZE = 100;
double loons[ARSIZE]; /* 在C++中,与double loons[100];相同 */
当然,也可以在C99中使用相同的声明,不过这样的声明会创建一个变长数组。
在C++中,可以使用const值来初始化其他const变量,但是在C中不能这样做:
const double RATE = 0.06; // C++和C都可以
const double STEP = 24.5; // C++和C都可以
const double LEVEL = RATE * STEP; // C++可以,C不可以

4、结构和联合

声明一个有标记的结构或联合后,就可以在C++中使用这个标记作为类型名:
struct duo
{
   int a;
   int b;
};
struct duo m; /* C和C++都可以 */
duo n; /* C不可以,C++可以 */
结果是结构名会与变量名冲突。例如,下面的程序可作为C程序编译,但是作为C++程序编译时会失败。
因为C++把printf()语句中的duo解释成结构类型而不是外部变量: #include float duo = 100.3; int main(void) { struct duo {int a; int b;}; struct duo y = {2, 4}; printf("%f\n", duo); /* 在C中没问题,但是在C++不行 */ } 在C和C++中,都可以在一个结构的内部声明另一个结构: struct box { struct point {int x; int y;} upperleft; struct point lowerright; }; 在C中,随后可以使用任意使用这些结构,但是在C++中使用嵌套结构时要使用一个特殊的符号: struct box ad; /* C和C++都可以 */ struct point dot; /* C可以,C++不行 */ box::point dot; /* C不行,C++可以 */


5、枚举

C++使用枚举比C严格。特别是,只能把enum常量赋给enum变量,然后把变量与其他值作比较。不经过显式强制类型转换,不能把int类型值赋给enum变量,而且也不能递增一个enum变量。下面的代码说明了这些问题:

enum sample {sage, thyme, salt, pepper};
enum sample season;
season = sage; /* C和C++都可以 */
season = 2; /* 在C中会发出警告,在C++中是一个错误 */
season= (enum sample)3; /* C和C++都可以 */
season++; /* C可以,在C++中是一个错误 */
另外,在C++中,不使用关键字enum也可以声明枚举变量:
enum sample {sage, thyme, salt, pepper};
sample season; /* C++可以,在C中不可以*/
与结构和联合的情况类似,如果一个变量和enum类型的同名会导致名称冲突。


6、指向void的指针

C++可以把任意类型的指针赋给指向void的指针,这点与C相同。但是不同的是,只有使用显式强制类型转换才能把指向void的指针赋给其他类型的指针。下面的代码说明了这一点:

int ar[5] = {4, 5, 6, 7, 8};
int * pi;
void * pv;
pv = ar; /* C和C++都可以 */
pi = pv; /* C可以,C++不可以 */
pi = (int *)pv; /* C和C++都可以 */
C++和C的另一个区别是,C++可以把派生类对象的地址赋给基类指针,但是在C中没有这里涉及的特性。


7、布尔类型

在C++中,布尔类型是bool,而且true和false都是关键字。在C中,布尔类型是_Bool,但是要包含stdbool.h头文件才可以使用bool、true和false。

8、可选拼写

在C++中,可以用or来代替||,还有一些其他的可选拼写,它们都是关键字。在C99和C11中,这些可选拼写都被定义为宏,要包含iso646.h才能使用它们。

9、宽字符支持

在C++中,wchar_t是内置类型,而且wchar_t是关键字。在C99和C11中,wchar_t类型被定义在多个头文件中(stddef.h、stdlib.h、wchar.h、wctype.h)。与此类似,char16_t和char32_t都是C++11的关键字,但是在C11中它们都定义在uchar.h头文件中。C++通过iostream头文件提供宽字符I/O支持(wchar_t、char16_t和char32_t),而C99通过wchar.h头文件提供一种完全不同的I/O支持包。

10、复数类型

C++在complex头文件中提供一个复数类来支持复数类型。C有内置的复数类型,并通过complex.h头文件来支持。这两种方法区别很大,不兼容。C更关心数值计算社区提出的需求。

11、内联函数

C99支持了C++的内联函数特性。但是,C99的实现更加灵活。在C++中,内联函数默认是内部链接。在C++中,如果一个内联函数多次出现在多个文件中,该函数的定义必须相同,而且要使用相同的语言记号。例如,不允许在一个文件的定义中使用int类型形参,而在另一个文件的定义中使用int32_t类型形参。即使用typedef把int32_t定义为int也不能这样做。但是在C中可以这样做。另外,C允许混合使用内联定义和外部定义,而C++不允许。

12、C++11中没有的C99/C11特性

虽然在过去C或多或少可以看着是C++的子集,但是C99标准增加了一些C++没有的新特性,下面列出一些只有C99/C11中才有的特性:

  • 指定初始化器
  • 复合初始化器(Compound initializer)
  • 受限指针(Restricted pointer)(即,restric指针)
  • 变长数组
  • 伸缩型数组成员
  • 带可变数量参数的宏

注意 以上所列只是在特定时期内的情况,随着时间的推移和C、C++的不断发展,列表中的项会有所增减。例如,C++14新增的一个特性就与C99的变长数组类似。



标签: C语言

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