前言

如果你已经掌握了C语言的基本语法，恭喜你，学习C++会变得更加得心应手。C++ 是 C 的超集，不仅继承了 C 的灵活与高效，还引入了强大的面向对象编程思想和现代化语法特性。本篇文章将带你从 C 的基础出发，探索 C++ 的基本组成和核心语法，理解其相对于 C 的增强与改进之处。

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一、C到C++：语言特性概览

1. C++的增强与特点

相较于 C，C++ 提供了以下新特性：

1. 面向对象支持：如类与对象、继承、多态。
2. 类型安全增强：如 const 修饰符，nullptr 替代空指针。
3. 标准库扩展：提供了 STL（标准模板库），如容器、算法等。
4. 新语法特性：如 auto、基于范围的 for 循环。

2. C++ 程序的基本结构

C++ 的程序结构与 C 十分类似，但加入了 namespace 和更灵活的输入输出方式：

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#include <iostream>  // 标准输入输出头文件

int main() {  
    std::cout << "Hello, C++!" << std::endl;  
    return 0;  
}

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变化点解析：

• #include <iostream>：C++ 使用 <iostream> 替代 C 中的 <stdio.h>，支持面向对象的输入输出流。
• std::cout：输出流对象，功能类似于 C 中的 printf，但更易扩展。

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二、C++关键语法与C语言的对比

1. 输入与输出

C++ 提供了流式输入输出，相比于 C 的 scanf 和 printf 更加直观和安全：

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#include <iostream>

int main() {  
    int age;  
    std::cout << "Enter your age: ";  // 输出提示  
    std::cin >> age;                 // 从标准输入读取数据  
    std::cout << "Your age is: " << age << std::endl;  
    return 0;  
}

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改进点：

• 无需手动格式化（如 %d 等），自动处理类型匹配。
• 可链式操作：std::cout << "A" << "B";。

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2. 常量与类型安全

C++ 引入了 const 和 nullptr，增强了对常量和空指针的处理：

• 常量：

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const double PI = 3.14159;  
PI = 3.14;  // 错误，const 修饰的变量不可修改  

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• 空指针：

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int* ptr = nullptr;  // 替代 C 中的 NULL  
if (ptr == nullptr) {  
    std::cout << "Pointer is null." << std::endl;  
}

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为什么重要？

• const 提高代码的可读性和安全性。
• nullptr 明确了指针的语义，避免了空指针相关的错误。

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3. 引用与指针

C++ 引入了引用（reference），提供了更简洁的变量访问方式：

• 引用的特点：
  • 必须初始化，不能改变绑定对象。
  • 更安全且易读，减少了指针操作的复杂性。

示例：引用代替指针传参

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void swap(int& a, int& b) {  // 使用引用
    int temp = a;  
    a = b;  
    b = temp;  
}

int main() {  
    int x = 10, y = 20;  
    swap(x, y);  // 无需使用地址符  
    std::cout << "x = " << x << ", y = " << y << std::endl;  
    return 0;  
}

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对比 C 的指针传参：

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void swap(int* a, int* b) {  
    int temp = *a;  
    *a = *b;  
    *b = temp;  
}

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C++ 中使用引用传参更直观，代码可读性更高。

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4. 自动类型推导：auto 关键字

C++11 提供了 auto，可以让编译器推导变量类型：

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auto x = 10;     // 推导为 int  
auto y = 3.14;   // 推导为 double  
auto z = x + y;  // 推导为 double  

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优势：减少冗余代码，特别是在定义复杂类型时（如迭代器）。

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三、C++中的其他增强特性

1. 命名空间（namespace）

为了解决命名冲突问题，C++ 引入了命名空间：

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#include <iostream>  

namespace Math {  
    const double PI = 3.14159;  
    double square(double x) {  
        return x * x;  
    }  
}

int main() {  
    std::cout << "PI: " << Math::PI << std::endl;  
    std::cout << "Square of 5: " << Math::square(5) << std::endl;  
    return 0;  
}

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通过命名空间避免了多个模块中的变量或函数名冲突。

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2. 基于范围的 for 循环

C++11 简化了循环操作：

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#include <iostream>  
#include <vector>  

int main() {  
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};  
    for (int num : numbers) {  
        std::cout << num << " ";  
    }  
    return 0;  
}

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相比于传统 for 循环，基于范围的循环更简洁且易读。