淺析C++在非OOP方面對C的改進

【摘 要】C++是在C語言的基礎上發(fā)展起來的面向過程程序設計和面向對象程序設計的一門通用語言，它不僅引入了類和對象等重要概念，而且對C語言的不足進行了改進。本文結合作者多年教學實踐，從函數、引用、I/0、內存分配等方面，對C++在非OOP方面對C的改進進行了詳細地分析和總結。

【關鍵詞】C++ OOP 引用

在面向對象的程序設計OOP（Object-Oriented Programming）方法出現以前，我們主要采用面向過程的程序設計方法，C是面向過程的程序設計語言的典型代表。早期的計算機主要用于科學計算等領域，例如計算炮彈的飛行軌跡，主要是設計出一個計算方法或解決問題的過程，所以早期的軟件開發(fā)所面臨的問題比較簡單。隨著計算機領域的擴展，計算機所處理的問題日益復雜，軟件系統(tǒng)的規(guī)模和復雜性空前擴大，以至于軟件的復雜度和其中所包含的錯誤讓程序員無法控制，所以就產生了60年代初期的軟件危機。面向對象的程序設計技術很好的解決了問題，而C++語言正是面向對象思想和技術的具體體現。C++是在C的基礎上發(fā)展起來的，不僅引入了類和對象、繼承、多態(tài)等概念，而且在非OOP方面對C也進行了改進和擴充。

一、函數方面

（一）重載/過載（overload）

C++中允許兩個或者多個不同的函數可以使用同一個函數名，即一個函數名可以對應多個函數的實現。這是C++增強的功能，C語言中是每個函數必須有唯一的名稱。例如可以在一個程序中定義兩個同名的函數int s（int x，int y）{return x+y}和int s（int x，int y，int z）{return x+y+z}。同一函數被多次定義或實現，編譯器會根據函數參數個數或參數類型的不同來正確的調用。在使用重載時，需要注意一下四點1.不能因為返回值類型不同而重載。例如：int max（int a，int b）和float max（int a，int b）。2.重載不是重復。例如：int max（int a，int b）和float max（int c，int d）。3.不能因為typedef而重載。如：typedef int INT； int max（int a，int b）； float max（INT a，INT b），因為typedef定義的是新的類型的名字，而不是新的類型。4.防止有二義性的調用。如：int fun（int a，int b=0）； int fun（int a），用fun（3）去調用。

（二）內聯函數（inline function）

因為我們在調用函數時，需要先保存現場狀態(tài)和返回地址，然后轉到子函數的代碼起始地址去執(zhí)行，子函數執(zhí)行完后，又需要取出先前保存的返回地址和現場狀態(tài)，再繼續(xù)執(zhí)行，這一切都需要時間和空間方面的開銷，因此對一些功能簡單，規(guī)模較小，使用頻繁的函數，可以設計為內聯函數。聲明格式：inline 類型說明 函數名（形參表）；內聯函數具有一般函數的特性，不同之處在于對函數調用的處理，它不是在函數調用時發(fā)生轉移，而是在編譯時由編譯器將函數體嵌入到每一個函數調用的語句處，這樣就節(jié)省了參數傳遞和控制轉移等開銷，從而解決了函數調用的效率問題。因為函數有跳轉和返回時，程序執(zhí)行的效率會急劇下降。他從功能上相當于C中的宏，卻沒有宏的副作用，即消除了使用宏定義#define帶來的不安全性（產生這個問題的原因是：C中宏定義#define的代碼是被直接展開的，而C++的內聯函數的代碼是被替代的）。使用時應該注意：1.內聯函數體內不能有循環(huán)語句和switch語句。2.內聯函數的定義必須出現在第一次被調用之前。3.編譯時用函數代碼替代了調用語句，增加了目標程序的代碼量，雖然不發(fā)生跳轉了，節(jié)省了時間，卻增加了空間開銷，可見，它是以空間增大的代價來換取時間的節(jié)省。

（三）函數原型（function prototype）

C語言建議我們?yōu)槊總€函數建立原型，而C++則要求必須為每個函數建立原型，說明函數的返回值類型、函數名稱、參數類型及個數。只要函數調用在自定義函數之前，程序員必須在源代碼中說明函數原型。函數原型可不包含形參變量名，只包含形參數類型名。如：int fun（int ，int）；等價于int fun（int a，int b）；目的是在編譯時檢查調用函數是否與預先說明的原型一致，以維護程序的正確性。函數原型格式為：返回類型 函數名（參數表）；使用函數原型時應注意：1.函數原型是一條語句，必須以分號結束。2.當一個函數的定義在前而調用在后時，可以不寫它的原型，因為這時的函數定義的說明部分就起到了函數原型的作用。3.主函數不必說明原型，它被認為是一個自動說明原型的函數，且不存在被調用的問題。4.函數的原型中如果沒有寫返回類型，則C++的默認返回類型為int。5.如果沒有返回值，函數必須聲明為void，比如把main（）聲明為void，則主函數中就不用寫有return 0了。

（四）缺省參數（default parameter）

C++中可以在說明函數原型或函數定義時，給一個或多個參數指定缺省值，這樣在調用該函數時，如果省略了其中的某個參數，系統(tǒng)會自動以用戶指定缺省值作為該參數的值。例如：int f（int x，int y=10）；在編程時需要注意：1.當一個函數帶有多個參數時，C++沒有規(guī)定函數調用時實參的求值順序，而編譯器根據對代碼進行優(yōu)化的需要自行規(guī)定對實參的求值順序，有的編譯器規(guī)定自左向右，有的自右向左，如果實參表達式中帶有副作用的運算符（++，--等）時，可能造成二義性。例如：int add_int（int x，int y）{return x+y；}void main（）{int c=4，d=6；cout<< add_int（++c，c+d）<

（五）形參的寫法不在支持舊式的C函數收不寫法。

intfun（int a，int b）不能寫成int a，b；int fun（x，y）。而且變量定義的位置不一定在函數的首部，可以在任意位置。C中要求所有局部變量的定義必須在執(zhí)行語句之前。

二、引用（Reference）

引用是某個變量或者對象的別名。引用的值將隨所引用的變量的值而改變。定義格式：<類型><引用名>=<初始值>；例如：int m；int n=m；n就是m的引用。需要注意的是：1.引用不占單獨的內存空間， 上面的m和n是同一變量單元。2.聲明引用時，必須對它初始化，不能聲明完成后再賦值。3.指針是通過地址間接訪問變量，引用是通過別名直接訪問變量，使用引用可以簡化程序。4.引用運算符“”僅在聲明引用時使用，其他時候“”依然表示地址操作符。引用的主要用途是可以用做函數參數和函數的返回值。

三、其他當面

（一）常量推薦用const代替define

例如：const double pi=3.1415926；const產生一個具有類型的常量。const定義一個局部變量，define范圍為整個源文件。使用const定義常量是一個標準說明語句，以分號結束。

（二）動態(tài)內存分配時使用new和delete。new和delete操作符是C++語言的一部分，無需包含頭文件

從C++的立場來看，不能使用C語言中的malloc（）函數的一個原因是，它在分配空間時不能調用構造函數。類對象的建立是分配空間、構造結構以及初始化的三位一體，他們統(tǒng)一由構造函數完成。而用new創(chuàng)建對象時，會自動調用構造函數，用delete刪除對象時，也會自動調用析構函數。

（三）I/O流類控制

C語言提供的scanf（）和printf（）標準輸入輸出函數存在缺陷：非類型安全，不可擴充。比如C++中大量的類和對象并不是基本數據類型，C語言的輸入輸出函數根本無法識別，因此C++提供了一個I/O流庫，用cin對象來處理標準輸入，用cout來處理標準輸出。

（四）支持單行注釋//

我們可以用C語言中的/*……*/進行大范圍注釋，而用//……進行單行注釋。

四、結論

C++語言是在C語言的基礎上發(fā)展起來的，它繼承了傳統(tǒng)C語言的精華，增加了面向對象的特征，還在面向過程方面對C語言進行了許多的擴充和改進。本文從函數、引用、I/0、內存分配等方面，對這些改進進行了詳細地分析，希望對C++相關編程人員有所幫助。

參考文獻：

[1]呂鳳翥.C++語言基礎教程（第二版）[M].北京：清華大學出版社，2007.

[2] Bruce Eckel.C++編程思想[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[3] Stanley B.Lippman.C++Primer（第四版） [M].北京：人民郵電出版社，2008.

作者簡介：

張永超（1980-），男，漢族，陜西寶雞人，吉林化工學院講師，主要從事計算機高級程序設計與數據庫等方面的研究。