C++

C++（英文全稱：C Plus Plus）是一種通用的、多範式的編程語言，由丹麥計算機科學家比雅尼·斯特勞斯特魯普（Bjarne Stroustrup）於1979年在貝爾實驗室開始研發，最初被稱為"C with Classes"（帶類的C）。C++在C語言的基礎上擴展了面向對象編程、泛型編程和函數式編程等特性，同時保留了C語言對底層硬件的高效訪問能力，被設計為具有"零開銷抽象"理念的系統級編程語言。 1983年，該語言正式更名為C++，名稱源自C語言中的自增運算符（++），象徵其為C語言的進化版本。 1985年，斯特勞斯特魯普出版《The C++ Programming Language》第一版，標誌着C++正式進入商業應用階段。 1998年，國際標準化組織（ISO）與美國國家標準化協會（ANSI）聯合批准並發布了首個C++國際標準ISO/IEC 14882:1998（通稱C++98），使C++成為具有國際標準的編程語言。 此後，ISO/IEC JTC1/SC22/WG21（C++標準委員會）每三年發布一次新標準，陸續推出C++03、C++11、C++14、C++17、C++20、C++23等版本，持續推動語言現代化演進。

C++
中文名	C++
外文名	C Plus Plus
設計者	比雅尼·斯特勞斯特魯普
實現者	比雅尼·斯特勞斯特魯普
發行時間	1985年
標準化組織	ISO/IEC JTC1/SC22/WG21
最新標準	ISO/IEC 14882:2024（C++23）
編程範式	多範式：面向對象、過程式、泛型、函數式
文件擴展名	.cpp、.cxx、.cc、.C、.hpp、.h

發展歷史

起源與早期發展

1979年，比雅尼·斯特勞斯特魯普在貝爾實驗室開始開發一種在C語言基礎上增加類（Class）機制的語言，最初命名為"C with Classes"。其設計動機源於斯特勞斯特魯普在博士研究期間使用Simula語言的經驗，他希望將面向對象編程的抽象能力與C語言的高效性和底層控制能力相結合。 1983年，里克·馬西蒂（Rick Mascitti）提議將語言更名為C++，該名稱隨後被正式採用。

1985年，C++首個商業版本隨Cfront 1.0編譯器一同發布，同年斯特勞斯特魯普所著《The C++ Programming Language》首次出版，成為該語言事實上的權威參考。這一版本引入了虛函數、函數與運算符重載、引用、new/delete運算符及const關鍵字等重要特性。 1989年發布的Cfront 2.0進一步增加了多重繼承、抽象類、靜態成員函數和受保護成員等機制，顯著增強了面向對象編程能力。

標準化歷程

隨着C++在商業和學術領域的迅速普及，不同編譯器廠商的實現差異導致代碼可移植性問題日益突出。1989年，ANSI成立C++標準化委員會，隨後ISO於1991年介入，成立聯合技術委員會ISO/IEC JTC1/SC22/WG21（通稱WG21），負責C++的國際標準化工作。

1998年9月1日，ISO正式發布首個C++國際標準ISO/IEC 14882:1998（C++98），該標準確立了核心語言特性、標準模板庫（STL）及異常處理、命名空間等關鍵機制，為C++的跨平台一致性奠定了基礎。 2003年，ISO發布修訂標準ISO/IEC 14882:2003（C++03），主要修正C++98中的缺陷並澄清歧義，未引入重大新特性。

現代C++演進

2011年8月，ISO發布C++11標準（原稱C++0x），這是C++發展史上的重大里程碑，引入了自動類型推導（auto）、Lambda表達式、智能指針、右值引用與移動語義、範圍for循環、並發支持等大量現代特性，標誌着"現代C++"（Modern C++）時代的開端。

此後，C++進入每三年一次的固定發布周期。2014年的C++14作為C++11的增量更新，完善了泛型Lambda、變量模板等特性；2017年的C++17引入了結構化綁定、if constexpr、文件系統庫及並行算法；2020年的C++20則帶來概念（Concepts）、協程（Coroutines）、模塊（Modules）和範圍（Ranges）等革命性特性，顯著提升了語言的表達能力與編譯效率。 2024年，ISO發布ISO/IEC 14882:2024（C++23），進一步擴展了標準庫並引入了新的語言特性。

語言特性

核心語法與類型系統

C++繼承了C語言的過程式編程模型與類型系統，並在此基礎上進行了顯著擴展。語言支持內置類型（如int、double、char）與用戶自定義類型（通過class、struct、enum、union定義），並提供強大的運算符重載機制，允許用戶自定義類型模擬內置類型的行為。 C++20起引入的概念（Concepts）機制，可對模板參數進行編譯期約束，顯著提升模板錯誤的可讀性。

面向對象編程

C++支持完整的面向對象編程範式，包括封裝（通過訪問控制符public、protected、private實現）、繼承（單繼承與多重繼承）和多態（通過虛函數與抽象類實現）。構造函數與析構函數機制支持資源獲取即初始化（RAII）慣用法，成為C++資源管理的核心哲學。

泛型編程與模板

模板（Template）是C++泛型編程的基石，允許算法與數據結構獨立於具體類型。1998年納入標準的標準模板庫（STL）提供了容器（如vector、map、set）、算法（如sort、find）和迭代器等泛型組件。 C++11引入的變參模板（Variadic Templates）與C++14的泛型Lambda進一步增強了泛型編程的靈活性。

標準庫

C++標準庫隨語言標準持續演進，涵蓋輸入輸出流（iostream）、字符串處理（string）、正則表達式、多線程支持、智能指針（unique_ptr、shared_ptr）及文件系統操作等現代編程所需的基礎設施。C++20引入的範圍庫（Ranges）與協程支持，為標準庫帶來了聲明式編程與異步編程的新範式。

應用領域

C++被設計為一種"偏向系統編程的通用語言"，廣泛應用於操作系統、嵌入式系統、遊戲引擎、高性能服務器、金融交易系統、瀏覽器內核及科學計算等對性能與資源控制要求嚴苛的領域。 其"零開銷抽象"理念——即不使用的特性不產生運行時開銷——使其在資源受限環境中保持競爭力。主流C++編譯器包括GCC、Clang、MSVC等，支持從微控制器到超級計算機的廣泛硬件平台。