1.1. C++ 语言概述

1.1.1. C++ 的独特之处

C++ 是一门多范式编程语言，相比其他语言有以下独特之处：

1.1.1.1. 1. 零成本抽象 (Zero-Cost Abstraction)

C++ 的核心设计哲学是"你不用的东西，不需要付出代价"。

// 使用 std::vector 与手动管理数组的性能几乎相同
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

// 编译器会优化掉虚函数调用（当类型在编译期已知时）
template<typename T>
void process(T& obj) {
    obj.do_something();  // 静态多态，无虚函数开销
}

1.1.1.2. 2. 值语义 vs 引用语义

C++ 默认使用值语义，这与 Java/Python 等语言截然不同：

struct Point { int x, y; };

Point p1 = {1, 2};
Point p2 = p1;      // 深拷贝！p2 是 p1 的副本
p2.x = 10;          // 不影响 p1

// 对比 Python/Java
// p2 = p1 会创建引用，修改 p2 会影响 p1

1.1.1.3. 3. 确定性资源管理 (RAII)

C++ 通过 RAII 实现确定性资源管理，这是 GC 语言做不到的：

void process_file() {
    std::ifstream file("data.txt");  // 构造时打开文件
    // ... 处理文件 ...
}   // 析构时自动关闭文件，即使发生异常

// 对比 Java/Python 需要 try-finally 或 with 语句

1.1.1.4. 4. 编译期计算

现代 C++ 可以在编译期进行大量计算：

// C++11: constexpr 函数
constexpr int factorial(int n) {
    return n <= 1 ? 1 : n * factorial(n - 1);
}

// C++17: if constexpr 编译期分支
template<typename T>
auto process(T value) {
    if constexpr (std::is_integral_v<T>) {
        return value * 2;
    } else {
        return value;
    }
}

// C++20: consteval 强制编译期求值
consteval int compile_time_only(int n) {
    return n * n;
}

1.1.2. C++ 标准演进

标准	年份	主要特性
C++11	2011	auto, lambda, 智能指针, 移动语义, 右值引用, 范围 for
C++14	2014	泛型 lambda, 返回类型推导, 变量模板
C++17	2017	结构化绑定, if/switch 初始化, std::optional/variant
C++20	2020	概念(Concepts), 协程, Ranges, Modules, 三路比较
C++23	2023	std::expected, std::print, 更多 constexpr

1.1.3. 编译器支持

检查编译器对 C++ 标准的支持：

#if __cplusplus >= 202302L
    // C++23
#elif __cplusplus >= 202002L
    // C++20
#elif __cplusplus >= 201703L
    // C++17
#elif __cplusplus >= 201402L
    // C++14
#elif __cplusplus >= 201103L
    // C++11
#endif

// 或使用特性检测宏 (C++20)
#ifdef __cpp_concepts
    // 支持概念
#endif

1.1.4. 与其他语言的对比

1.1.4.1. 内存管理

语言	内存管理方式	特点
C++	手动 / RAII / 智能指针	精确控制，零开销
Java/C#	垃圾回收 (GC)	自动管理，有 GC 停顿
Rust	所有权系统	编译期检查，零 GC
Python	引用计数 + GC	简单但有循环引用问题

1.1.4.2. 并发模型

语言	主要并发模型
C++	std::thread, std::async, 协程
Go	Goroutine + Channel
Java	Thread, CompletableFuture
Rust	async/await, 线程安全保证

1.1.5. 学习建议

先学好 C++11：这是现代 C++ 的基础
理解移动语义：这是 C++ 独有的特性
掌握 RAII：资源管理的核心思想
多看编译器警告：开启 -Wall -Wextra
使用静态分析工具：clang-tidy, cppcheck

小技巧

推荐编译选项： g++ -std=c++20 -Wall -Wextra -Wpedantic -Werror