飞道的博客

终于有一篇文章可以把C 与 C++ 的区别说清楚了

2021-05-11 22:23 195人阅读  评论(0)

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。本节着重讨论这些区别。如果使用C++的编译器编译C程序，就知道这些不同之处。虽然C和C++的区别对本书的示例影响很小，但如果把C代码作为C++程序编译的话，会导致产生错误的消息。

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。这部分主要讨论C99、C11和C++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：


  
    
   
  1. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      int slice();
     
    
    
    2. 
   
  2. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      int main()
     
    
    
    3. 
   
  3. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      {
     
    
    
    4. 
   
  4. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
          ...
     
    
    
    5. 
   
  5. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
          slice(
      20, 
      50);
     
    
    
    6. 
   
  6. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
          ...
     
    
    
    7. 
   
  7. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      }
     
    
    
    8. 
   
  8. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      int slice(int a, int b)
     
    
    
    9. 
   
  9. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      {
     
    
    
    10. 
   
  10. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
          ...
     
    
    
    11. 
   
  11. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      }
     
    
    
    12.

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。相同的数值也储存在变量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。它们的区别不会影响本书中的示例。但是，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：


  
    
   
  1. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      int 
      x = 
      'ABCD';
     
    
    
    2. 
   
  2. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      char c = 
      'ABCD';
     
    
    
    3. 
   
  3. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      printf(
      "%d %d %c %c\n", 
      x, 
      'ABCD', c, 
      'ABCD');
     
    
    
    4.

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'会导致程序奔溃，因为'ABCD'的数值（1094861636）已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。第15章详细介绍过相关内容（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：


  
    
   
  1. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      const 
      int ARSIZE = 
      100;
     
    
    
    2. 
   
  2. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      double loons[ARSIZE]; 
      /* 在C++中，与double loons[100];相同 */
     
    
    
    3.

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：


  
    
   
  1. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      const 
      double RATE = 
      0.06;            
      // C++和C都可以
     
    
    
    2. 
   
  2. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      const 
      double STEP = 
      24.5;            
      // C++和C都可以
     
    
    
    3. 
   
  3. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      const 
      double LEVEL = RATE * STEP;    
      // C++可以，C不可以
     
    
    
    4.

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：


  
    
   
  1. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      struct duo
     
    
    
    2. 
   
  2. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      {
     
    
    
    3. 
   
  3. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
        
      int a;
     
    
    
    4. 
   
  4. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
        
      int b;
     
    
    
    5. 
   
  5. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      };
     
    
    
    6. 
   
  6. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      struct duo m; 
      /* C和C++都可以 */
     
    
    
    7. 
   
  7. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      duo n; 
      /* C不可以，C++可以*/
     
    
    
    8.

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：


  
    
   
  1. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      #include <stdio.h>
     
    
    
    2. 
   
  2. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      float duo = 
      100.3;
     
    
    
    3. 
   
  3. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      int main(void)
     
    
    
    4. 
   
  4. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      {
     
    
    
    5. 
   
  5. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
        
      struct duo { 
      int a; 
      int b;};
     
    
    
    6. 
   
  6. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
        
      struct duo y = { 
      2, 
      4};
     
    
    
    7. 
   
  7. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
        
      printf (
      "%f\n", duo); 
      /* 在C中没问题，但是在C++不行 */
     
    
    
    8. 
   
  8. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
        
      return 
      0;
     
    
    
    9. 
   
  9. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      }
     
    
    
    10.

在C和C++中，都可以在一个结构的内部声明另一个结构：


  
    
   
  1. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      struct box
     
    
    
    2. 
   
  2. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      {
     
    
    
    3. 
   
  3. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
        
      struct point {
      int x; 
      int y; } upperleft;
     
    
    
    4. 
   
  4. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
        
      struct point lowerright;
     
    
    
    5. 
   
  5. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      };
     
    
    
    6.

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：


  
    
   
  1. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      struct box ad;          
      /* C和 C++都可以 */
     
    
    
    2. 
   
  2. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      struct point dot;       
      /* C可以，C++不行 */
     
    
    
    3. 
   
  3. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      box::point dot;         
      /* C不行，C++可以 */
     
    
    
    4.

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：


  
    
   
  1. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      enum sample {sage, thyme, salt, pepper};
     
    
    
    2. 
   
  2. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      enum sample season;
     
    
    
    3. 
   
  3. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      season = sage;              
      /* C和C++都可以 */
     
    
    
    4. 
   
  4. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      season = 
      2;                 
      /* 在C中会发出警告，在C++中是一个错误 */
     
    
    
    5. 
   
  5. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      season = (
      enum sample) 3;   /* C和C++都可以*
      /
     
    
    
    6. 
   
  6. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      season++; /* C可以，在C++中是一个错误 *
      /
     
    
    
    7.

另外，在C++中，不使用关键字enum也可以声明枚举变量：


  
    
   
  1. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      enum sample {sage, thyme, salt, pepper};
     
    
    
    2. 
   
  2. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      sample season;    
      /* C++可以，在C中不可以 */
     
    
    
    3.

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：


  
    
   
  1. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      int ar[
      5] = {
      4, 
      5, 
      6,
      7, 
      8};
     
    
    
    2. 
   
  2. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      int * pi;
     
    
    
    3. 
   
  3. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      void * pv;
     
    
    
    4. 
   
  4. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      pv = ar;            
      /* C和C++都可以 */
     
    
    
    5. 
   
  5. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      pi = pv;            
      /* C可以，C++不可以 */
     
    
    
    6. 
   
  6. 
    
    
     
    
    
    
    
    
     
    
      pi = (
      int * ) pv;   
      /* C和C++都可以 */
     
    
    
    7.

C++与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ture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，在第15章中介绍过，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或多或少可以看作是C++的子集，但是C99标准增加了一些C++没有的新特性。下面列出了一些只有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。

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