结构体定义

C:

typedef struct Vertex {
	int x, y, z;
} Vertex;
Vertex v1 = { 0 };

// or

struct Vertex {
	int x, y, z;
};
struct Vertex v1 = { 0 };

C++:

struct Vertex {
	int x, y, z;
};
Vertex v1 = {};

如果你一开始学的C++,再去写C的时候,你就会一脸懵逼怎么我的结构体编译不了。。。

为特定类型分配堆内存

C:

Vertex* ptr = malloc(sizeof(Vertex) * 10);
free(ptr);

C++:

Vertex* ptr = new Vertex[10];
delete[] ptr;

malloc 的参数是字节,所以得配合 sizeof 用。C++ 的 new 参数是个数,自动根据类型分配对应字节,看起来可读性更强。malloc始终返回的是 void*, C 里面 void* 可以任意转换到其他类型的指针。C++ 的 new 返回的是指定类型的指针,类型系统进更加严格。

计算固定大小数组的元素个数

C:

Vertex arr[1024];
int arrSize = sizeof(arr) / sizeof(Vertex);

C++:

Vertex arr[1024];
int arrSize = std::size(arr);

你当然可以写死 int arrSize = 1024; 但这样就不优雅了,不爽了。

RAII

C 语言经常出现 alloc、free 这样用来创建销毁资源的成对函数,新手很容易忘记调用 free 导致内存泄漏:

Ball* ball = ball_alloc();
// ...

while (ball->isLive) {
// ...
	if (ball->size > 5) {
		return; // 哦豁,完蛋
	}
}

ball_free(ball);

return;

特别是各种条件判断里面带 return 的,可能有人觉得在条件里面写 return 那是你代码风格有问题,这个就见仁见智了。

C++ 只要你写好析构函数,那以上问题你就不需要操心:

class Ball {
public:
	Ball ();
	~Ball ();
}

void foo () {
	Ball ball();
	// ...

	while (ball.isLive) {
	// ...
		if (ball.size > 5) {
			return;
		}
	}

	return;
} // 退出 foo 函数之前必定会执行 ~Ball

准确来说,C++ 变量结束生命周期的时候,就会执行它对应的析构函数,再具体一点,就是当你离开一个大括号的范围时,在这个大括号里面创建的变量,都会析构,比如 for while 循环里面创建的变量,或者是 if 语句块里面创建的变量都是这样的,或者干脆你自己在中间写一个大括号:

int main () {
	{
		Ball ball;
		printf("");
	} // 这里 ball 会析构

	return 0;
}

可惜 C++ 不能从语句块返回一个值,rust 就有这个不错的特性。

引用

引用用的好,指针不需要,当你用引用可以解决问题的时候,就别用指针。引用不存在野指针这类情况,他的作用范围更加严格。对引用操作,就是对本体操作,也不需要和指针一样用 ->,直接 . 就好。指针类型的变量需要内存空间来存储一个内存地址,而引用只是一个别名,不需要空间存储内存地址。对于 a.b.c.d 这样一长串的表达式,用引用会更舒服(auto& d = a.b.c.d)。

rust语言里面变量所有权概念,就是对C++引用拓展而已。

动态数组 vector

前面说了 C++ 的 new 是个好东西,但是 vector 更好。vector 本身有析构函数,生命周期结束自动调用里面每一个对象的析构函数,所以不用像 new 一样需要 delete。通常 C语言函数 传入一个数组,一般需要同时传入数组指针和数组大小,但是 C++ 你可以直接把 vector 当参数传入,本身就可以调用 size() 获取大小。

C:

void foo (Vertex* arr, int size) {
// ...
}

C++:

void foo (vector<Vertex>& arr) {
// ...
}

C++ 可以自由选择传引用还是传值,C语言只能传指针。即便你在参数写上 Vertex arr[10],你以为他就能传值了?错了,当你想用 sizeof (arr) 得到数组大小时,它返回的是指针的大小,所以这就说明传进来的还是指针。

同样的道理,当你想返回数组,在函数返回类型写上 Vertex[10] 的时候,也是不行的,没有这样的写法,即便是固定大小的数组都不行。所以很多 C API 需要返回数组的时候怎么办?答案就是,你先自己分配好内存,再把指针传进去,他写入内容。那如果你也不知道数组长度多少怎么办,那一般会有一个API负责可以返回大小。

C++ 就爽快多了,你直接返回你在函数里面创建的 vector 就行,编译器会很贴心把这个变量的生命周期转移给调用者,不会发生任何额外复制。

C:

{
	int size = GetSize();
	Ball* balls = malloc(sizeof(Ball) * size);
	GetBalls(balls, size);
	free(balls);
}

C++:

{
	vector<Ball> balls = GetBalls();
	// 爽爽爽
}

对了,vector<bool> 请谨慎使用🤣

auto 关键字

这个仅限于写的人爽,看的人应该会很痛苦。因为C++有了泛型(呃,或者我应该叫它模板类?),导致类型名字会变得很长,特别是模板类里面还有模板类的套娃情况,此时用 auto 就会十分爽了。更加惊喜的是,连函数返回类型都可以 auto。

auto GetBalls () {
	vector<Ball> balls;
	// ...
	return balls;
}

int main () {
	auto balls = GetBalls();
}

不知道有没有开源项目全程 auto 的,我想观摩观摩。。。

std::string

C语言 表达字符串就是很简单的用 char* 表示, 最后一个 char 为 0,代表字符串结束,这很便利,所以 printf 等函数不需要你告诉他字符串的长度,他自己遇到 0 就停下来了。函数 strlen 也因此可以计算字符串长度。如果你是其他语言过来的,期待可以字符串可以用 + 号连接,那你要失望了,C语言没有这种操作,通常做法是用 sprintf,不仅写起来麻烦,还需要你自己先准备好一个“足够”长的缓冲区,每次一些函数告诉我需要一个缓冲区但不告诉我多长的时候,我就会生理不适。后期增加了一个新函数 sprintf_s ,需要明确告诉函数你的缓冲区有多长,这样可以避免写出界,但依然没有改变用起来很麻烦的情况。

C++ 有了一个新选择:std::string,他和 vector 非常相似,也支持很多类似的操作。最惊喜的是,它重载了 + 运算符,可以直接把 string 和 string,甚至 stringchar* 直接相加,得到一个新的 string:

string str = string("one") + "two" + "three";

printf(str.c_str());

c_str() 返回一个 const char* 来兼容 C API 的操作,但是千万注意这个指针的生命周期,当你拿着它到处传递的时候,务必注意 string str 什么时候会析构。

有的时候 sprintf 其实比+更有用,但 string 和 sprintf 一起用的时候,又回到了从前。。。也许 C++ 应该有个配套的字符串格式化函数吧。。。但不好意思,很长时间都没有这种东西,直到 C++20,才有了 std:format,起码过去了20年,20年!知道这20年大家怎么过的吗!🤣

函数重载与默认参数

C++:

void foo (int a = 0, int b = 0);

void foo (int a, int b) {
// ...
}

int main () {
	foo(); // ok
	foo(1); // ok
	foo(1, 2); // ok
}

不多解释,反正 C语言 就是不行。

命名空间

C语言 你写的每一个函数其实都是全局的,都得给他取一个名字,当你把其他库链接进来的时候,这些名字可能会和其他库里面名称产生冲突,唯一的解决办法就是改名字。

C++ 的命名空间完美解决了此类问题,你可以起一个长一点的 namespace,然后使用短的函数名称,别人可以决定使用完整的名称,又或者声明省略整个空间名(其实是把指定空间合并到当前的命名空间),又或者给空间名取一个别名。

namespace giegie {
	void xinteng() {

	}
}

int main()
{
	giegie::xinteng();

	{
		using namespace giegie;
		xinteng();
	}

	{
		namespace gg = giegie;
		gg::xinteng();
	}

	return 0;
}

并且可以自由决定这种行为的作用域。

lambda 表达式

很多场景需要你传递一个函数指针,用于回调,C语言你就得在全局声明一个函数了,而 C++ 你可以直接在函数,甚至语句块内部使用 lambda 表达式,严格限制范围,增强代码可读性。lambda 在不使用捕获的情况下可以轻松自动转换为纯函数指针。lambda 的捕获不得不说实在是非常惊艳,可以像 Javascript 语言那样直接访问到 lambda 外部的变量:

int main() {
	int a = 1;
	int b = 2;

	// 这里要是没有 auto 我都不会写了🤣
	auto foo = [&a, &b](int c) {
		return a + b + c;
	};

	int sum = foo(3); // sum is 6
}

你可以自由决定是把 a、b 复制传递,还是直接传引用。复制你就无需担心捕获变量的生命周期问题,适用于异步调用的情况。引用捕获你可以对外部变量直接修改。

结尾

以上说的这些爽快的特性,必须要你经历过C语言一段时间的洗礼后,才能深有体会。C++ 当然还有很多没说到到的新特性,我也只是挑一点来说而已,比如最重要的 class 我反而只字未提,很多人觉得必须要把 C++ 所有特性全部掌握,才算是会 C++,才有资格用,我认为大可不必,并不是语言提供了什么特性你都非得要用上,面向过程可以干净利落解决问题就没有必要非得面向对象。况且有些“特性”真的一言难尽,比如我就宁愿用 printf 而不是 cout。

05-17 17:38