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大牛總結,C++全面學習內容助你登峰造極!

C++是最難的語言

這個世界上最難的程式設計語言可能非C++莫屬了。 你千萬不要以為幾天就可以學好C++, C++的學習曲線是相當BT的, 你可以看看這篇文章。 C++是一門很自由的語言, 自由到了有點BT和恐怖的地步。 我甚至認為C++並不是一門成熟的程式設計語言, 因為太容易犯錯了。 所以, 你一定要在一開始就要有很小心謹慎的態度, 並把C++當成一種難以訓服的猛獸來看待。

學習C++一定要多問幾個“為什麼是這樣”, “憑什麼要這樣”的問題。 比如:很多人知道C++有拷貝構造函數和初始化清單, 但你真的知道為什麼要有拷貝構造函數?為什麼要有初始化列表嗎?為什麼要有template,

為什麼要有RTTI, 為什麼不是別的呢?難道就是為了讓一門語言變得Cool一些嗎?完全不是這樣的, C++中的任何一個feature都有些實實在在的原因, 你一定要去瞭解為什麼要把C++設計成這樣的原因, 你才能學好C++。 有空看看《C++演化和設計》一書。

本文比較長, 各位看官請耐心觀看。 另外正在學習C/C++的小夥伴們, 小編向你們推薦一個C/C++的學習交流群。 群內有很多志同道合的小夥伴, 和資料、源碼等資源分享。 627819188

C++的書籍

《C++ Primer》, 這本初級讀本可能讓會你啃得很痛苦, 所有的語言的特性和為什麼都在裡面了, 好好讀讀。 當然由C++之父寫的《C++程式設計語言》也不錯。 兩本看一本就好了。

瞭解C++的語法僅僅是萬里長征的第一步, 你還需要看看《Effective C++》和《More Effective C++》這兩本書並不厚, 但我從02年就一直看到現在, 每次讀我都有新的體會, 這兩本書太經典了。 如果你對C語言不熟, 這兩本書會讓你回去補C語言的課。

Think in C++同樣是另一本經典之極的書, 學c++必讀, 但是中文版的翻譯的很不好, 所以還是去讀英文版的吧。

《C++沉思錄》同樣非常值得一讀, 這裡教的不是程式設計, 而是思考的方法, 這是相當珍貴的。

《Exceptional C++》和《More Exceptional C++》讓你看看各種問題的解決方法和一些常見的經典錯誤。

《Advanced C++》和《Modern C++》可以讓你知道C++各種神奇的用法。

《泛型程式設計與STL》是把C++實踐到了極致的東西。 很強大。 STL——神一樣的範本庫(容器, 演算法和函數物件), 不得不服。

《深入探索C++物件模型》讓你瞭解編譯器下的C++是什麼樣的, 讓你瞭解C++的性能並不差。 這個對於C++的程式師太關鍵了。 我以前寫過的《C++虛函數表解析》還有《C++物件記憶體佈局》屬於這個範疇。

C++與JAVA

1.Java沒有顯式指標, 而在C++中卻可以用。

2.Java是主動多態的, 你不用關心具有繼承關係的多個類之間的同名成員函數會調用哪個, Java會主動地從祖父類、祖祖父類……追溯至最高一級父類, 然後從上至下開始尋找並調用。 C++不會主動使用多態, 要使用多態, 就要用虛函數。

3.Java是隱式繼承的, 你不說你是誰的子類, 那麼你就是Object的子類, 甚至你說你不是類都不可以, 你必須是類, 然後才能談到產生實體的物件。 這時, Java看上去是強制物件導向。

C++卻把話都說明白了, 你繼承誰就繼承誰, 繼承多個都可以, 你什麼都不說那麼就不繼承。 但是C++當中, 不繼承不代表不能被繼承, 實際上C++禁止這麼做。 原因前面已經說過了, C++是被動多態的。 你不用virtual去修飾基類的成員函數, 程式執行時函式呼叫就不會自動調到派生類。

4.Java有介面, C++中卻沒有。 這不是說C++不好, 只是C++沒有明確提出這樣一個概念。 C++中定義一個抽象類別, 把成員函數設為常量, 並改成純虛函數, 資料欄也設成常量, 那麼在C++中這樣的抽象類別就是介面。 你可以說它不是, 因為C++中沒有介面, 但是我要說明的是, C++可以做出一個介面來。

5.Java是單根繼承(Single inheritance)的, 但是允許一個類實現多個介面。 C++卻支持多繼承, 儘管很少有人去用它。

6.Java和C++最顯著的區別體現在物件的處理上。Java中,物件變數在內部被當作指標處理。Java文獻指出將物件變數作為引用,不過它們與C++中的引用並不完全相同。所謂引用,就是一個介於指標和變數之間的東西。

7.Java中所有的函數都與類相關,沒有全域變數和非成員函數,而C++卻支援這些。從這個角度上講,C++又是強制物件導向的。因為C++當中可以沒有類,即使沒有類,程式依然執行得好好的,並且在程式設計的功能很少的時候,我就喜歡這麼幹。偶爾面向過程程式設計,又有什麼不好呢?

8.C++中,你使用的動態記憶體怎麼用就怎麼還,Java中你不用管,Java包含一個垃圾收集系統,作為運行時庫的一部分。它會監視正在運行的程式,當記憶體不足的時候自動去回收它,當然你也可以干預這個過程,不過如無必要,你不必惦記這件事,Java總會把你的硬體想像得比較好,不到萬不得已不回收動態記憶體,這也解決了C++程式的記憶體洩漏問題,雖然這是程式師自己的不負責任。

9.Java有很緊湊的異常處理機制,而C++稍微顯得草率了一些。但是這並不代表C++異常處理機制不強大,因為Java只能拋出Throwable子類的異常,C++卻什麼都可以。

10.Java標準庫又是Java龐大的體現,涵蓋了國際化、網路化、數學、聲音、Web應用和服務以及資料庫等。你可以說Java語言在JSP、JavaScipt、網路程式設計、分佈計算交易管理應用、Java ME應用、Web應用上風光無限,說Java是一門小巧的語言,但是Java的小巧也主要就小巧這些方面。

個人以為Java對C++做了很多調整,規範和限制。所以,對比一下Java和C++,想一想,為什麼一些東西在C++中可以做,但在Java中卻不行。比如:Java的異常是必需要catch的,不然就會編譯不通過。為什麼Java不提供操作符重載?為什麼Java會引入介面來做多重繼承?為什麼Java沒有像C++那樣的I/O字元流?為什麼Java不支持指針?為什麼Java可以做到垃圾回收?等等。Java體現著很多物件導向設計的東西,學習Java有助於你學會怎麼更好地使用C++來程式設計。

物件導向設計

1、對於OO(物件導向)的含義,並非每一個人的看法都是同樣的。

即使在如今。假設問十個人,可能會得到15種不同的答案。差點兒全部的人都會允許繼承和多態是OO中的概念。大多數人還會再加上封裝。

另一些人會加上異常處理。而可能會沒有人將範本也包括進去。問題的關鍵在於:對於某個特性是否是屬於OO的,往往都存在著不同的觀點。而每一種觀點都有著熱情的擁護者。

2、C++的標準化工作對C++最重要的貢獻就是:對功能強大的抽象機器制提供了更有力的支援,從而減少了軟體的複雜性。C++並不只不過一種物件導向的語言。它可以支援好幾種程式設計風格,包含物件導向程式設計風格和泛型程式設計風格。這些程式設計風格都是非常重要的,由於每一種程式設計風格都提供了非常靈活的方法來通過抽象機器制對代碼進行組織。

物件導向程式設計使我們可以把物件的狀態以及處理這些狀態的函數綁定在一起,而封裝和繼承則使我們可以管理相互依賴性,並使可以通過更清晰和更easy的方式來重用代碼。泛型程式設計則是一種較新的風格,它可以使我們編寫出一些函數和類。它們可以對其它一些“沒有定義的、沒有關聯的和未知類型”的函數和物件進行操作,從而為減少程式中耦合性和相互依賴性提供了一種獨特的方式。當前,在其它的一些語言中也提供了對泛型的支援。可是都沒有像C++中對泛型的支持這樣強。其實。如今的泛型程式設計可能都要歸功於C++獨特的範本形式。今天。在C++中提供了很多功能強大的方式來表達抽象機器制,而由此帶來的靈活性就是C++標準化中最重要的成果。

3、在C++中沒有模組系統(不管是完整的還是不完整的);它缺乏其它一些重要的特性,比如記憶體垃圾收集機制,它有靜態類型檢查,但卻並不一定是“強”類型檢查。

1、強/弱類型是指類型檢查的嚴格程度的。語言有無類型,弱類型和強類型三種。無類型的不檢查。甚至不區分指令和資料。

弱類型的檢查非常弱,僅能嚴格的區分指令和資料。強類型的則嚴格的在編譯期進行檢查。

強類型定義語言:強制資料類型定義的語言。

也就是說。一旦一個變數被指定了某個資料類型,假設不經過強制轉換。那麼它就永遠是這個資料類型了。舉個樣例:假設你定義了一個整型變數a,那麼程式根本不可能將a當作字串類型處理。強類型定義語言是類型安全的語言。

弱類型定義語言:資料類型能夠被忽略的語言。它與強類型定義語言相反, 一個變數能夠賦不同資料類型的值。

2、動態類型語言:動態類型語言是指在執行期間才去做資料類型檢查的語言,也就是說,在用動態類型的語言程式設計時。永遠也不用給不論什麼變數指定資料類型,該語言會在你第一次賦值給變數時。在內部將資料類型記錄下來。

靜態類型語言:靜態類型語言與動態類型語言剛好相反。它的資料類型是在編譯其間檢查的,也就是說在敲代碼時要聲明全部變數的資料類型。C/C++是靜態類型語言的典型代表,其它的靜態類型語言還有C#、JAVA等。

強類型定義語言在速度上可能略遜色于弱類型定義語言,可是強類型定義語言帶來的嚴謹性可以有效的避免很多錯誤。

另外,“這門語言是不是動態語言”與“這門語言是否類型安全”之間是全然沒有聯繫的!

3、封裝

封裝是保證軟體部件具有優良的模組性的基礎,封裝的目標就是要實現軟體部件的“高內聚、低耦合”,防止程式相互依賴性而帶來的變動影響。

在物件導向的程式設計語言中,物件是封裝的最基本單位,物件導向的封裝比傳統語言的封裝更為清晰、更為有力。

物件導向的封裝就是把描寫敘述一個物件的屬性和行為的代碼封裝在一個“模組”中。也就是一個類中,屬性用變數定義,行為用方法進行定義,方法能夠直接訪問同一個物件中的屬性。

第一、良好的封裝可以降低耦合。

第二、類內部的實現能夠自由地改動。

第三、類具有清晰的對外介面。

封裝的優點非常好理解,我們的房子就是一個類的實例。室內的裝飾與擺設僅僅能被室內的居住者讚賞和使用,假設沒有四面牆的遮擋,室內的全部活動在外人面前一覽無遺。因為有了封裝。房屋內的全部擺設都能夠任意地改變而不用影響他人。然而。假設沒有門窗。一個包裹得嚴嚴實實的黑箱子。即使它的空間再寬闊,也沒有有用價值。房屋的門窗,就是封裝物件暴露在外的屬性和方法,專門供人進出,以及流通空氣、帶來陽光。

4、繼承

在定義和實現一個類的時候。能夠在一個已經存在的類的基礎之上來進行。把這個已經存在的類所定義的內容作為自己的內容,並能夠增加若干新的內容,或改動原來的方法使之更適合特殊的須要,這就是繼承。繼承是子類自己主動共用父類資料和方法的機制,這是類之間的一種is--a關係。提高了軟體的再使用性和可擴展性。

第一、子類擁有父類非private的屬性和功能。

第二、子類具有自己的屬性和功能,即子類能夠擴展父類沒有的屬性和功能;

第三、子類還能夠以自己的方式實現父類的功能(方法重寫)。

對於構造函數。它不能被繼承,僅僅能被調用。繼承會破壞封裝。父類實現細節暴露給子類。

這事實上是增大了兩個類之間的耦合性。而且是強耦合的關係。

5、多態

同一操作作用於不同的類的實例。將產生不同的運行結果。即不同類的物件收到相同的消息時。得到不同的結果。多態是物件導向程式設計的重要特徵之中的一個,是擴展性在“繼承”之後的又一重大表現 。物件依據所接受的消息而做出動作,相同的消息被不同的物件接受時可能導致全然不同的行為,這樣的現象稱為多態性。

虛方法是依照其執行時類型而非編譯時類型進行動態繫結調用的。

6、抽象

抽象就是找出一些事物的相似和共性之處,然後將這些事物歸為一個類,這個類僅僅考慮這些事物的相似和共性之處,而且會忽略與當前主題和目標無關的那些方面。將注意力集中在與當前目標有關的方面。

第一、抽象類別不能產生實體;

第二、抽象方法是必須被子類重寫的方法;

第三、假設類中包括抽象方法,那麼類就必須定義為抽象類別,不論是否還能夠包括其它一般方法。

7、介面

介面是把隱式公共方法和屬性組合起來,以封裝特定功能的一個集合。一旦類實現了介面。類就能夠支援介面所指定的全部屬性和成員。

聲明介面在語法上與聲明抽象類別全然同樣,但不同意提供介面中不論什麼成員的運行方式。所以介面不能產生實體。不能有構造方法和欄位。不能有修飾符;不能聲明為虛擬的或靜態的等。還有實現介面的類就必需要實現介面中的全部方法和屬性。

一個類能夠支援多個介面,多個類也能夠支援同樣的介面。

抽象類別能夠給出一些成員的實現,介面卻不包括成員的實現,抽象類別的抽象成員可被子類部分實現,介面的成員須要實現類全然實現,一個類僅僅能繼承一個抽象類別,但可實現多個介面等等。

類庫學習

C++保持核心語言的效率同時大力發展應用庫的發展趨勢!!在C++中,庫的地位是非常高的。C++之父 Bjarne Stroustrup先生多次表示了設計庫來擴充功能要好過設計更多的語法的言論。現實中,C++的庫門類繁多,解決的問題也是極其廣泛,庫從羽量級到重量級的都有。不少都是讓人眼界大開,亦或是望而生歎的思維傑作。由於庫的數量非常龐大,而且限於筆者水準,其中很多並不瞭解。

一、標準庫

標準庫中提供了C++程式的基本設施。雖然C++標準庫隨著C++標準折騰了許多年,直到標準的出臺才正式定型,但是在標準庫的實現上卻很令人欣慰得看到多種實現,並且已被實踐證明為有工業級別強度的佳作。

1、 Dinkumware C++ Library

P.J. Plauger編寫的高品質的標準庫。P.J. Plauger博士是Dr. Dobb's程式設計傑出獎的獲得者。其編寫的庫長期被Microsoft採用,並且最近Borland也取得了其OEM的license,在其C/C+ +的產品中採用Dinkumware的庫。

2、 RogueWave Standard C++ Library

這個庫在Borland C++ Builder的早期版本中曾經被採用,後來被其他的庫給替換了。

3、SGI STL

SGI公司的C++標準模版庫。

4、STLport

SGI STL庫的跨平臺可移植版本。

二、准標準庫——Boost

Boost 庫是一個經過千錘百煉、可移植、提供原始程式碼的C++庫,作為標準庫的後備,是C++標準化進程的發動機之一。 Boost庫由C++標準委員會庫工作組成員發起,在C++社區中影響甚大,其成員已近2000人。 Boost庫為我們帶來了最新、最酷、最實用的技術,是不折不扣的"准"標準庫。

Boost中比較有名氣的有這麼幾個庫:

1、regex

規則運算式庫

2、spirit

LL parser framework,用C++代碼直接表達EBNF

3、Graph

圖元件和演算法

4、Lambda

在調用的地方定義短小匿名的函數物件,很實用的functional功能

5、concept check

檢查泛型程式設計中的concept

6、Mpl

用範本實現的元程式設計框架

7、Thread

可移植的C++多執行緒庫

8、Python

把C++類和函數映射到Python之中

9、Pool

記憶體池管理

10、smart_ptr

三、5個智慧指針

Boost 總體來說是實用價值很高,品質很高的庫。並且由於其對跨平臺的強調,對標準C++的強調,是編寫平臺無關,現代C++的開發者必備的工具。但是Boost 中也有很多是實驗性質的東西,在實際的開發中實用需要謹慎。並且很多Boost中的庫功能堪稱對語言功能的擴展,其構造用盡精巧的手法,不要貿然的花費時間研讀。Boost另外一面,比如Graph這樣的庫則是具有工業強度,結構良好,非常值得研讀的精品代碼,並且也可以放心的在產品代碼中多多利用。

四、GUI

在眾多C++的庫中,GUI部分的庫算是比較繁榮,也比較引人注目的。在實際開發中,GUI庫的選擇也是非常重要的一件事情,下面我們綜述一下可選擇的GUI庫,各自的特點以及相關工具的支持。

1、 MFC

大名鼎鼎的微軟基礎類庫(Microsoft Foundation Class)。大凡學過VC++的人都應該知道這個庫。雖然從技術角度講,MFC是不大漂亮的,但是它構建於Windows API 之上,能夠使程式師的工作更容易,程式設計效率高,減少了大量在建立 Windows 程式時必須編寫的代碼,同時它還提供了所有一般 C++ 程式設計的優點,例如繼承和封裝。

MFC 編寫的程式在各個版本的Windows作業系統上是可移植的,例如,在 Windows 3.1下編寫的代碼可以很容易地移植到 Windows NT 或 Windows 95 上。但是在最近發展以及官方支持上日漸勢微。

2、 QT

Qt 是Trolltech公司的一個多平臺的C++圖形化使用者介面應用程式框架。它提供給應用程式開發者建立藝術級的圖形化使用者介面所需的所用功能。Qt是完全物件導向的很容易擴展,並且允許真正地元件程式設計。自從1996年早些時候,Qt進入商業領域,它已經成為全世界範圍內數千種成功的應用程式的基礎。Qt也是流行的Linux桌面環境KDE 的基礎,同時它還支持Windows、Macintosh、Unix/X11等多種平臺。

3、WxWindows

跨平臺的GUI庫。因為其類層次極像MFC,所以有文章介紹從MFC到WxWindows的代碼移植以實現跨平臺的功能。通過多年的開發也是一個日趨完善的 GUI庫,支持同樣不弱於前面兩個庫。並且是完全開放原始程式碼的。新近的C++ Builder X的GUI設計器就是基於這個庫的。

4、Fox

開放原始程式碼的GUI庫。作者從自己親身的開發經驗中得出了一個理想的GUI庫應該是什麼樣子的感受出發,從而開始了對這個庫的開發。有興趣的可以嘗試一下。

5、 WTL

基於ATL的一個庫。因為使用了大量ATL的羽量級手法,範本等技術,在代碼尺寸,以及速度優化方面做得非常到位。主要面向的使用群體是開發COM羽量級供網路下載的視覺化控制項的開發者。

6、 GTK

GTK是一個大名鼎鼎的C的開源GUI庫。在Linux世界中有Gnome這樣的殺手應用。而GTK就是這個庫的C++封裝版本。

五、網路通信庫

ACE

C++庫的代表,超重量級的網路通信開發框架。ACE自適配通信環境(Adaptive Communication Environment)是可以自由使用、開放原始程式碼的物件導向框架,在其中實現了許多用於併發通信軟體的核心模式。ACE提供了一組豐富的可複用C++ 包裝外觀(Wrapper Facade)和框架組件,可跨越多種平臺完成通用的通信軟體任務,其中包括:事件多路分離和事件處理器分派、信號處理、服務初始化、進程間通信、共用記憶體管理、消息路由、分散式服務動態(重)配置、併發執行和同步,等等。

StreamModule

設計用於簡化編寫分散式程式的庫。嘗試著使得編寫處理非同步行為的程式更容易,而不是用同步的外殼包起非同步的本質。

SimpleSocket

這個類庫讓編寫基於socket的客戶/伺服器程式更加容易。

A Stream Socket API for C++

又一個對Socket的封裝庫。

六、XML

Xerces

Xerces-C++ 是一個非常健壯的XML解析器,它提供了驗證,以及SAX和DOM API。XML驗證在文檔類型定義(Document Type Definition,DTD)方面有很好的支持,並且在2001年12月增加了支持W3C XML Schema 的基本完整的開放標準。

XMLBooster

這個庫通過產生特製的parser的辦法極大的提高了XML解析的速度,並且能夠產生相應的GUI程式來修改這個parser。在DOM和SAX兩大主XML解析辦法之外提供了另外一個可行的解決方案。

Pull Parser

這個庫採用pull方法的parser。在每個SAX的parser底層都有一個pull的parser,這個xpp把這層暴露出來直接給大家使用。在要充分考慮速度的時候值得嘗試。

Xalan

Xalan是一個用於把XML文檔轉換為HTML,純文字或者其他XML類型文檔的XSLT處理器。

CMarkup

這是一種使用EDOM的XML解析器。在很多思路上面非常靈活實用。值得大家在DOM和SAX之外尋求一點靈感。

libxml++

libxml++是對著名的libxml XML解析器的C++封裝版本

七、科學計算

Blitz++

Blitz++ 是一個高效率的數值計算函式程式庫,它的設計目的是希望建立一套既具像C++ 一樣方便,同時又比Fortran速度更快的數值計算環境。通常,用C++所寫出的數值程式,比 Fortran慢20%左右,因此Blitz++正是要改掉這個缺點。方法是利用C++的template技術,程式執行甚至可以比Fortran更快。 Blitz++目前仍在發展中,對於常見的SVD,FFTs,QMRES等常見的線性代數方法並不提供,不過使用者可以很容易地利用Blitz++所提供的函數來構建。

POOMA

POOMA是一個免費的高性能的C++庫,用於處理並行式科學計算。POOMA的物件導向設計方便了快速的程式開發,對並行機器進行了優化以達到最高的效率,方便在工業和研究環境中使用。

MTL

Matrix Template Library(MTL)是一個高性能的泛型元件庫,提供了各種格式矩陣的大量線性代數方面的功能 。在某些應用使用高性能編譯器的情況下,比如Intel的編譯器,從產生的彙編代碼可以看出其與手寫幾乎沒有兩樣的效能。

CGAL

Computational Geometry Algorithms Library的目的是把在計算幾何方面的大部分重要的解決方案和方法以C++庫的形式提供給工業和學術界的用戶。

八、遊戲開發

Audio/Video 3D C++ Programming Library

AV3D是一個跨平臺,高性能的C++庫。主要的特性是提供3D圖形,聲效支援(SB,以及S3M),控制介面(鍵盤,滑鼠和遙感),XMS。

KlayGE

國內遊戲開發高手自己用C++開發的遊戲引擎。KlayGE是一個開放原始程式碼、跨平臺的遊戲引擎,並使用Python作指令碼語言。KlayGE在LGPL協議下發行。感謝龔敏敏先生為中國遊戲開發事業所做出的貢獻。

OGRE

OGRE (物件導向的圖形渲染引擎)是用C++開發的,使用靈活的物件導向3D引擎。它的目的是讓開發者能更方便和直接地開發基於3D硬體設備的應用程式或遊戲。引擎中的類庫對更底層的系統庫(如:Direct3D和OpenGL)的全部使用細節進行了抽象,並提供了基於現實世界物件的介面和其它類。

九、執行緒

C++ Threads

這個庫的目標是給程式師提供易於使用的類,這些類被繼承以提供在Linux環境中很難看到的大量的執行緒方面的功能。

ZThreads

一個先進的物件導向,跨平臺的C++執行緒和同步庫。

十、序列化

s11n

一個基於STL的C++庫,用於序列化POD,STL容器以及用戶定義的類型。

Simple XML Persistence Library

這是個把物件序列化為XML的羽量級的C++庫。

十一、字串

C++ Str Library

操作字串和字元的庫,支援Windows和支持gcc的多種平臺。提供高度優化的代碼,並且支援多執行緒環境和Unicode,同時還有規則運算式的支持。

Common Text Transformation Library

這是一個解析和修改STL字串的庫。CTTL substring類可以用來比較,插入,替換以及用EBNF的語法進行解析。

GRETA

這是由微軟研究院的研究人員開發的處理規則運算式的庫。在小型匹配的情況下有非常優秀的表現。

十二、綜合

P::Classes

一個高度可移植的C++應用程式框架。當前關注類型和執行緒安全的signal/slot機制,i/o系統包括基於外掛程式的網路通訊協定透明的i/o架構,基於外掛程式的應用程式消息日誌框架,訪問sql資料庫的類等等。

ACDK - Artefaktur Component Development Kit

這是一個平臺無關的C++元件框架,類似於Java或者.NET中的框架(反射機制,執行緒,Unicode,廢料收集,I/O,網路,實用工具,XML,等等),以及對Java, Perl, Python, TCL, Lisp, COM 和 CORBA的集成。

dlib C++ library

各種各樣的類的一個綜合。大整數,Socket,執行緒,GUI,容器類,以及流覽目錄的API等等。

Chilkat C++ Libraries

這是提供zip,e-mail,編碼,S/MIME,XML等方面的庫。

C++ Portable Types Library (PTypes)

這是STL的比較簡單的替代品,以及可移植的多執行緒和網路庫。

Loki

哦,你可能抱怨我早該和Boost一起介紹它,一個實驗性質的庫。作者在loki中把C++範本的功能發揮到了極致。並且嘗試把類似設計模式這樣思想層面的東西通過庫來提供。同時還提供了智慧指針這樣比較實用的功能。

ATL

ATL(Active Template Library)是一組小巧、高效、靈活的類,這些類為創建可交互操作的COM元件提供了基本的設施。

FC++: The Functional C++ Library

這個庫提供了一些函數式語言中才有的要素。屬於用庫來擴充語言的一個代表作。如果想要在OOP之外尋找另一分的樂趣,可以去看看函數式程式設計的世界。大師 Peter Norvig在 "Teach Yourself Programming in Ten Years"一文中就將函數式語言列為至少應當學習的6類程式設計語言之一。

FACT

另外一個實現函數式語言特性的庫

Crypto++

提供處理密碼,消息驗證,單向hash,公匙加密系統等功能的免費庫。

還有很多非常激動人心或者是極其實用的C++庫。

正如我們可以通過電腦歷史上的重要人物瞭解電腦史的發展,C++相關人物的網站也可以使我們得到最有價值的參考與借鑒,下面的人物我們認為沒有介紹的必要,只因下面的人物在C++領域的地位眾所周知,我們只將相關的資源進行羅列以供讀者學習。

C++有很多奇淫技巧,有的很BT,包括虛函數表,也許會有人覺得有點沒意思,但我覺得很有意思,一方面可以瞭解一門語言的實現細節,另一方面可以開闊思路。我從學習這些知識中受益很多。畢竟,C++博大精深,任何一篇文章都無法將其概括。

6.Java和C++最顯著的區別體現在物件的處理上。Java中,物件變數在內部被當作指標處理。Java文獻指出將物件變數作為引用,不過它們與C++中的引用並不完全相同。所謂引用,就是一個介於指標和變數之間的東西。

7.Java中所有的函數都與類相關,沒有全域變數和非成員函數,而C++卻支援這些。從這個角度上講,C++又是強制物件導向的。因為C++當中可以沒有類,即使沒有類,程式依然執行得好好的,並且在程式設計的功能很少的時候,我就喜歡這麼幹。偶爾面向過程程式設計,又有什麼不好呢?

8.C++中,你使用的動態記憶體怎麼用就怎麼還,Java中你不用管,Java包含一個垃圾收集系統,作為運行時庫的一部分。它會監視正在運行的程式,當記憶體不足的時候自動去回收它,當然你也可以干預這個過程,不過如無必要,你不必惦記這件事,Java總會把你的硬體想像得比較好,不到萬不得已不回收動態記憶體,這也解決了C++程式的記憶體洩漏問題,雖然這是程式師自己的不負責任。

9.Java有很緊湊的異常處理機制,而C++稍微顯得草率了一些。但是這並不代表C++異常處理機制不強大,因為Java只能拋出Throwable子類的異常,C++卻什麼都可以。

10.Java標準庫又是Java龐大的體現,涵蓋了國際化、網路化、數學、聲音、Web應用和服務以及資料庫等。你可以說Java語言在JSP、JavaScipt、網路程式設計、分佈計算交易管理應用、Java ME應用、Web應用上風光無限,說Java是一門小巧的語言,但是Java的小巧也主要就小巧這些方面。

個人以為Java對C++做了很多調整,規範和限制。所以,對比一下Java和C++,想一想,為什麼一些東西在C++中可以做,但在Java中卻不行。比如:Java的異常是必需要catch的,不然就會編譯不通過。為什麼Java不提供操作符重載?為什麼Java會引入介面來做多重繼承?為什麼Java沒有像C++那樣的I/O字元流?為什麼Java不支持指針?為什麼Java可以做到垃圾回收?等等。Java體現著很多物件導向設計的東西,學習Java有助於你學會怎麼更好地使用C++來程式設計。

物件導向設計

1、對於OO(物件導向)的含義,並非每一個人的看法都是同樣的。

即使在如今。假設問十個人,可能會得到15種不同的答案。差點兒全部的人都會允許繼承和多態是OO中的概念。大多數人還會再加上封裝。

另一些人會加上異常處理。而可能會沒有人將範本也包括進去。問題的關鍵在於:對於某個特性是否是屬於OO的,往往都存在著不同的觀點。而每一種觀點都有著熱情的擁護者。

2、C++的標準化工作對C++最重要的貢獻就是:對功能強大的抽象機器制提供了更有力的支援,從而減少了軟體的複雜性。C++並不只不過一種物件導向的語言。它可以支援好幾種程式設計風格,包含物件導向程式設計風格和泛型程式設計風格。這些程式設計風格都是非常重要的,由於每一種程式設計風格都提供了非常靈活的方法來通過抽象機器制對代碼進行組織。

物件導向程式設計使我們可以把物件的狀態以及處理這些狀態的函數綁定在一起,而封裝和繼承則使我們可以管理相互依賴性,並使可以通過更清晰和更easy的方式來重用代碼。泛型程式設計則是一種較新的風格,它可以使我們編寫出一些函數和類。它們可以對其它一些“沒有定義的、沒有關聯的和未知類型”的函數和物件進行操作,從而為減少程式中耦合性和相互依賴性提供了一種獨特的方式。當前,在其它的一些語言中也提供了對泛型的支援。可是都沒有像C++中對泛型的支持這樣強。其實。如今的泛型程式設計可能都要歸功於C++獨特的範本形式。今天。在C++中提供了很多功能強大的方式來表達抽象機器制,而由此帶來的靈活性就是C++標準化中最重要的成果。

3、在C++中沒有模組系統(不管是完整的還是不完整的);它缺乏其它一些重要的特性,比如記憶體垃圾收集機制,它有靜態類型檢查,但卻並不一定是“強”類型檢查。

1、強/弱類型是指類型檢查的嚴格程度的。語言有無類型,弱類型和強類型三種。無類型的不檢查。甚至不區分指令和資料。

弱類型的檢查非常弱,僅能嚴格的區分指令和資料。強類型的則嚴格的在編譯期進行檢查。

強類型定義語言:強制資料類型定義的語言。

也就是說。一旦一個變數被指定了某個資料類型,假設不經過強制轉換。那麼它就永遠是這個資料類型了。舉個樣例:假設你定義了一個整型變數a,那麼程式根本不可能將a當作字串類型處理。強類型定義語言是類型安全的語言。

弱類型定義語言:資料類型能夠被忽略的語言。它與強類型定義語言相反, 一個變數能夠賦不同資料類型的值。

2、動態類型語言:動態類型語言是指在執行期間才去做資料類型檢查的語言,也就是說,在用動態類型的語言程式設計時。永遠也不用給不論什麼變數指定資料類型,該語言會在你第一次賦值給變數時。在內部將資料類型記錄下來。

靜態類型語言:靜態類型語言與動態類型語言剛好相反。它的資料類型是在編譯其間檢查的,也就是說在敲代碼時要聲明全部變數的資料類型。C/C++是靜態類型語言的典型代表,其它的靜態類型語言還有C#、JAVA等。

強類型定義語言在速度上可能略遜色于弱類型定義語言,可是強類型定義語言帶來的嚴謹性可以有效的避免很多錯誤。

另外,“這門語言是不是動態語言”與“這門語言是否類型安全”之間是全然沒有聯繫的!

3、封裝

封裝是保證軟體部件具有優良的模組性的基礎,封裝的目標就是要實現軟體部件的“高內聚、低耦合”,防止程式相互依賴性而帶來的變動影響。

在物件導向的程式設計語言中,物件是封裝的最基本單位,物件導向的封裝比傳統語言的封裝更為清晰、更為有力。

物件導向的封裝就是把描寫敘述一個物件的屬性和行為的代碼封裝在一個“模組”中。也就是一個類中,屬性用變數定義,行為用方法進行定義,方法能夠直接訪問同一個物件中的屬性。

第一、良好的封裝可以降低耦合。

第二、類內部的實現能夠自由地改動。

第三、類具有清晰的對外介面。

封裝的優點非常好理解,我們的房子就是一個類的實例。室內的裝飾與擺設僅僅能被室內的居住者讚賞和使用,假設沒有四面牆的遮擋,室內的全部活動在外人面前一覽無遺。因為有了封裝。房屋內的全部擺設都能夠任意地改變而不用影響他人。然而。假設沒有門窗。一個包裹得嚴嚴實實的黑箱子。即使它的空間再寬闊,也沒有有用價值。房屋的門窗,就是封裝物件暴露在外的屬性和方法,專門供人進出,以及流通空氣、帶來陽光。

4、繼承

在定義和實現一個類的時候。能夠在一個已經存在的類的基礎之上來進行。把這個已經存在的類所定義的內容作為自己的內容,並能夠增加若干新的內容,或改動原來的方法使之更適合特殊的須要,這就是繼承。繼承是子類自己主動共用父類資料和方法的機制,這是類之間的一種is--a關係。提高了軟體的再使用性和可擴展性。

第一、子類擁有父類非private的屬性和功能。

第二、子類具有自己的屬性和功能,即子類能夠擴展父類沒有的屬性和功能;

第三、子類還能夠以自己的方式實現父類的功能(方法重寫)。

對於構造函數。它不能被繼承,僅僅能被調用。繼承會破壞封裝。父類實現細節暴露給子類。

這事實上是增大了兩個類之間的耦合性。而且是強耦合的關係。

5、多態

同一操作作用於不同的類的實例。將產生不同的運行結果。即不同類的物件收到相同的消息時。得到不同的結果。多態是物件導向程式設計的重要特徵之中的一個,是擴展性在“繼承”之後的又一重大表現 。物件依據所接受的消息而做出動作,相同的消息被不同的物件接受時可能導致全然不同的行為,這樣的現象稱為多態性。

虛方法是依照其執行時類型而非編譯時類型進行動態繫結調用的。

6、抽象

抽象就是找出一些事物的相似和共性之處,然後將這些事物歸為一個類,這個類僅僅考慮這些事物的相似和共性之處,而且會忽略與當前主題和目標無關的那些方面。將注意力集中在與當前目標有關的方面。

第一、抽象類別不能產生實體;

第二、抽象方法是必須被子類重寫的方法;

第三、假設類中包括抽象方法,那麼類就必須定義為抽象類別,不論是否還能夠包括其它一般方法。

7、介面

介面是把隱式公共方法和屬性組合起來,以封裝特定功能的一個集合。一旦類實現了介面。類就能夠支援介面所指定的全部屬性和成員。

聲明介面在語法上與聲明抽象類別全然同樣,但不同意提供介面中不論什麼成員的運行方式。所以介面不能產生實體。不能有構造方法和欄位。不能有修飾符;不能聲明為虛擬的或靜態的等。還有實現介面的類就必需要實現介面中的全部方法和屬性。

一個類能夠支援多個介面,多個類也能夠支援同樣的介面。

抽象類別能夠給出一些成員的實現,介面卻不包括成員的實現,抽象類別的抽象成員可被子類部分實現,介面的成員須要實現類全然實現,一個類僅僅能繼承一個抽象類別,但可實現多個介面等等。

類庫學習

C++保持核心語言的效率同時大力發展應用庫的發展趨勢!!在C++中,庫的地位是非常高的。C++之父 Bjarne Stroustrup先生多次表示了設計庫來擴充功能要好過設計更多的語法的言論。現實中,C++的庫門類繁多,解決的問題也是極其廣泛,庫從羽量級到重量級的都有。不少都是讓人眼界大開,亦或是望而生歎的思維傑作。由於庫的數量非常龐大,而且限於筆者水準,其中很多並不瞭解。

一、標準庫

標準庫中提供了C++程式的基本設施。雖然C++標準庫隨著C++標準折騰了許多年,直到標準的出臺才正式定型,但是在標準庫的實現上卻很令人欣慰得看到多種實現,並且已被實踐證明為有工業級別強度的佳作。

1、 Dinkumware C++ Library

P.J. Plauger編寫的高品質的標準庫。P.J. Plauger博士是Dr. Dobb's程式設計傑出獎的獲得者。其編寫的庫長期被Microsoft採用,並且最近Borland也取得了其OEM的license,在其C/C+ +的產品中採用Dinkumware的庫。

2、 RogueWave Standard C++ Library

這個庫在Borland C++ Builder的早期版本中曾經被採用,後來被其他的庫給替換了。

3、SGI STL

SGI公司的C++標準模版庫。

4、STLport

SGI STL庫的跨平臺可移植版本。

二、准標準庫——Boost

Boost 庫是一個經過千錘百煉、可移植、提供原始程式碼的C++庫,作為標準庫的後備,是C++標準化進程的發動機之一。 Boost庫由C++標準委員會庫工作組成員發起,在C++社區中影響甚大,其成員已近2000人。 Boost庫為我們帶來了最新、最酷、最實用的技術,是不折不扣的"准"標準庫。

Boost中比較有名氣的有這麼幾個庫:

1、regex

規則運算式庫

2、spirit

LL parser framework,用C++代碼直接表達EBNF

3、Graph

圖元件和演算法

4、Lambda

在調用的地方定義短小匿名的函數物件,很實用的functional功能

5、concept check

檢查泛型程式設計中的concept

6、Mpl

用範本實現的元程式設計框架

7、Thread

可移植的C++多執行緒庫

8、Python

把C++類和函數映射到Python之中

9、Pool

記憶體池管理

10、smart_ptr

三、5個智慧指針

Boost 總體來說是實用價值很高,品質很高的庫。並且由於其對跨平臺的強調,對標準C++的強調,是編寫平臺無關,現代C++的開發者必備的工具。但是Boost 中也有很多是實驗性質的東西,在實際的開發中實用需要謹慎。並且很多Boost中的庫功能堪稱對語言功能的擴展,其構造用盡精巧的手法,不要貿然的花費時間研讀。Boost另外一面,比如Graph這樣的庫則是具有工業強度,結構良好,非常值得研讀的精品代碼,並且也可以放心的在產品代碼中多多利用。

四、GUI

在眾多C++的庫中,GUI部分的庫算是比較繁榮,也比較引人注目的。在實際開發中,GUI庫的選擇也是非常重要的一件事情,下面我們綜述一下可選擇的GUI庫,各自的特點以及相關工具的支持。

1、 MFC

大名鼎鼎的微軟基礎類庫(Microsoft Foundation Class)。大凡學過VC++的人都應該知道這個庫。雖然從技術角度講,MFC是不大漂亮的,但是它構建於Windows API 之上,能夠使程式師的工作更容易,程式設計效率高,減少了大量在建立 Windows 程式時必須編寫的代碼,同時它還提供了所有一般 C++ 程式設計的優點,例如繼承和封裝。

MFC 編寫的程式在各個版本的Windows作業系統上是可移植的,例如,在 Windows 3.1下編寫的代碼可以很容易地移植到 Windows NT 或 Windows 95 上。但是在最近發展以及官方支持上日漸勢微。

2、 QT

Qt 是Trolltech公司的一個多平臺的C++圖形化使用者介面應用程式框架。它提供給應用程式開發者建立藝術級的圖形化使用者介面所需的所用功能。Qt是完全物件導向的很容易擴展,並且允許真正地元件程式設計。自從1996年早些時候,Qt進入商業領域,它已經成為全世界範圍內數千種成功的應用程式的基礎。Qt也是流行的Linux桌面環境KDE 的基礎,同時它還支持Windows、Macintosh、Unix/X11等多種平臺。

3、WxWindows

跨平臺的GUI庫。因為其類層次極像MFC,所以有文章介紹從MFC到WxWindows的代碼移植以實現跨平臺的功能。通過多年的開發也是一個日趨完善的 GUI庫,支持同樣不弱於前面兩個庫。並且是完全開放原始程式碼的。新近的C++ Builder X的GUI設計器就是基於這個庫的。

4、Fox

開放原始程式碼的GUI庫。作者從自己親身的開發經驗中得出了一個理想的GUI庫應該是什麼樣子的感受出發,從而開始了對這個庫的開發。有興趣的可以嘗試一下。

5、 WTL

基於ATL的一個庫。因為使用了大量ATL的羽量級手法,範本等技術,在代碼尺寸,以及速度優化方面做得非常到位。主要面向的使用群體是開發COM羽量級供網路下載的視覺化控制項的開發者。

6、 GTK

GTK是一個大名鼎鼎的C的開源GUI庫。在Linux世界中有Gnome這樣的殺手應用。而GTK就是這個庫的C++封裝版本。

五、網路通信庫

ACE

C++庫的代表,超重量級的網路通信開發框架。ACE自適配通信環境(Adaptive Communication Environment)是可以自由使用、開放原始程式碼的物件導向框架,在其中實現了許多用於併發通信軟體的核心模式。ACE提供了一組豐富的可複用C++ 包裝外觀(Wrapper Facade)和框架組件,可跨越多種平臺完成通用的通信軟體任務,其中包括:事件多路分離和事件處理器分派、信號處理、服務初始化、進程間通信、共用記憶體管理、消息路由、分散式服務動態(重)配置、併發執行和同步,等等。

StreamModule

設計用於簡化編寫分散式程式的庫。嘗試著使得編寫處理非同步行為的程式更容易,而不是用同步的外殼包起非同步的本質。

SimpleSocket

這個類庫讓編寫基於socket的客戶/伺服器程式更加容易。

A Stream Socket API for C++

又一個對Socket的封裝庫。

六、XML

Xerces

Xerces-C++ 是一個非常健壯的XML解析器,它提供了驗證,以及SAX和DOM API。XML驗證在文檔類型定義(Document Type Definition,DTD)方面有很好的支持,並且在2001年12月增加了支持W3C XML Schema 的基本完整的開放標準。

XMLBooster

這個庫通過產生特製的parser的辦法極大的提高了XML解析的速度,並且能夠產生相應的GUI程式來修改這個parser。在DOM和SAX兩大主XML解析辦法之外提供了另外一個可行的解決方案。

Pull Parser

這個庫採用pull方法的parser。在每個SAX的parser底層都有一個pull的parser,這個xpp把這層暴露出來直接給大家使用。在要充分考慮速度的時候值得嘗試。

Xalan

Xalan是一個用於把XML文檔轉換為HTML,純文字或者其他XML類型文檔的XSLT處理器。

CMarkup

這是一種使用EDOM的XML解析器。在很多思路上面非常靈活實用。值得大家在DOM和SAX之外尋求一點靈感。

libxml++

libxml++是對著名的libxml XML解析器的C++封裝版本

七、科學計算

Blitz++

Blitz++ 是一個高效率的數值計算函式程式庫,它的設計目的是希望建立一套既具像C++ 一樣方便,同時又比Fortran速度更快的數值計算環境。通常,用C++所寫出的數值程式,比 Fortran慢20%左右,因此Blitz++正是要改掉這個缺點。方法是利用C++的template技術,程式執行甚至可以比Fortran更快。 Blitz++目前仍在發展中,對於常見的SVD,FFTs,QMRES等常見的線性代數方法並不提供,不過使用者可以很容易地利用Blitz++所提供的函數來構建。

POOMA

POOMA是一個免費的高性能的C++庫,用於處理並行式科學計算。POOMA的物件導向設計方便了快速的程式開發,對並行機器進行了優化以達到最高的效率,方便在工業和研究環境中使用。

MTL

Matrix Template Library(MTL)是一個高性能的泛型元件庫,提供了各種格式矩陣的大量線性代數方面的功能 。在某些應用使用高性能編譯器的情況下,比如Intel的編譯器,從產生的彙編代碼可以看出其與手寫幾乎沒有兩樣的效能。

CGAL

Computational Geometry Algorithms Library的目的是把在計算幾何方面的大部分重要的解決方案和方法以C++庫的形式提供給工業和學術界的用戶。

八、遊戲開發

Audio/Video 3D C++ Programming Library

AV3D是一個跨平臺,高性能的C++庫。主要的特性是提供3D圖形,聲效支援(SB,以及S3M),控制介面(鍵盤,滑鼠和遙感),XMS。

KlayGE

國內遊戲開發高手自己用C++開發的遊戲引擎。KlayGE是一個開放原始程式碼、跨平臺的遊戲引擎,並使用Python作指令碼語言。KlayGE在LGPL協議下發行。感謝龔敏敏先生為中國遊戲開發事業所做出的貢獻。

OGRE

OGRE (物件導向的圖形渲染引擎)是用C++開發的,使用靈活的物件導向3D引擎。它的目的是讓開發者能更方便和直接地開發基於3D硬體設備的應用程式或遊戲。引擎中的類庫對更底層的系統庫(如:Direct3D和OpenGL)的全部使用細節進行了抽象,並提供了基於現實世界物件的介面和其它類。

九、執行緒

C++ Threads

這個庫的目標是給程式師提供易於使用的類,這些類被繼承以提供在Linux環境中很難看到的大量的執行緒方面的功能。

ZThreads

一個先進的物件導向,跨平臺的C++執行緒和同步庫。

十、序列化

s11n

一個基於STL的C++庫,用於序列化POD,STL容器以及用戶定義的類型。

Simple XML Persistence Library

這是個把物件序列化為XML的羽量級的C++庫。

十一、字串

C++ Str Library

操作字串和字元的庫,支援Windows和支持gcc的多種平臺。提供高度優化的代碼,並且支援多執行緒環境和Unicode,同時還有規則運算式的支持。

Common Text Transformation Library

這是一個解析和修改STL字串的庫。CTTL substring類可以用來比較,插入,替換以及用EBNF的語法進行解析。

GRETA

這是由微軟研究院的研究人員開發的處理規則運算式的庫。在小型匹配的情況下有非常優秀的表現。

十二、綜合

P::Classes

一個高度可移植的C++應用程式框架。當前關注類型和執行緒安全的signal/slot機制,i/o系統包括基於外掛程式的網路通訊協定透明的i/o架構,基於外掛程式的應用程式消息日誌框架,訪問sql資料庫的類等等。

ACDK - Artefaktur Component Development Kit

這是一個平臺無關的C++元件框架,類似於Java或者.NET中的框架(反射機制,執行緒,Unicode,廢料收集,I/O,網路,實用工具,XML,等等),以及對Java, Perl, Python, TCL, Lisp, COM 和 CORBA的集成。

dlib C++ library

各種各樣的類的一個綜合。大整數,Socket,執行緒,GUI,容器類,以及流覽目錄的API等等。

Chilkat C++ Libraries

這是提供zip,e-mail,編碼,S/MIME,XML等方面的庫。

C++ Portable Types Library (PTypes)

這是STL的比較簡單的替代品,以及可移植的多執行緒和網路庫。

Loki

哦,你可能抱怨我早該和Boost一起介紹它,一個實驗性質的庫。作者在loki中把C++範本的功能發揮到了極致。並且嘗試把類似設計模式這樣思想層面的東西通過庫來提供。同時還提供了智慧指針這樣比較實用的功能。

ATL

ATL(Active Template Library)是一組小巧、高效、靈活的類,這些類為創建可交互操作的COM元件提供了基本的設施。

FC++: The Functional C++ Library

這個庫提供了一些函數式語言中才有的要素。屬於用庫來擴充語言的一個代表作。如果想要在OOP之外尋找另一分的樂趣,可以去看看函數式程式設計的世界。大師 Peter Norvig在 "Teach Yourself Programming in Ten Years"一文中就將函數式語言列為至少應當學習的6類程式設計語言之一。

FACT

另外一個實現函數式語言特性的庫

Crypto++

提供處理密碼,消息驗證,單向hash,公匙加密系統等功能的免費庫。

還有很多非常激動人心或者是極其實用的C++庫。

正如我們可以通過電腦歷史上的重要人物瞭解電腦史的發展,C++相關人物的網站也可以使我們得到最有價值的參考與借鑒,下面的人物我們認為沒有介紹的必要,只因下面的人物在C++領域的地位眾所周知,我們只將相關的資源進行羅列以供讀者學習。

C++有很多奇淫技巧,有的很BT,包括虛函數表,也許會有人覺得有點沒意思,但我覺得很有意思,一方面可以瞭解一門語言的實現細節,另一方面可以開闊思路。我從學習這些知識中受益很多。畢竟,C++博大精深,任何一篇文章都無法將其概括。

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