2 C++简介之C++的特性

在上一篇中，我们回顾了C++的发展历史，了解了这一编程语言是如何逐步演化而来的。在这一部分中，我们将深入探讨C++的核心特性，这些特性使其在众多编程语言中脱颖而出，为程序员提供了强大的工具，以解决复杂问题。

1. 面向对象编程

C++是一种面向对象的编程语言，支持封装、继承和多态等重要特性。通过将数据与操作数据的函数结合为一个对象，程序员能够创建更加模块化和可重用的代码。

案例：封装

class Circle {
private:
    double radius;

public:
    Circle(double r) : radius(r) {}

    double area() {
        return 3.14 * radius * radius;
    }
};

int main() {
    Circle circle(5);
    std::cout << "Circle area: " << circle.area() << std::endl;
    return 0;
}

在这个例子中，Circle类封装了半径的属性和计算面积的方法，利用private关键字来保护数据。

2. 继承

继承允许我们基于已有的类创建新的类（子类）。这有助于代码重用，以及建立类之间的层次结构。

案例：继承

class Shape {
public:
    virtual double area() = 0; // 纯虚函数
};

class Rectangle : public Shape {
private:
    double width, height;

public:
    Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}

    double area() override {
        return width * height;
    }
};

int main() {
    Rectangle rect(4, 5);
    std::cout << "Rectangle area: " << rect.area() << std::endl;
    return 0;
}

在这个例子中，Shape类是一个基类，而Rectangle类则继承了它，并实现了计算面积的具体方法。

3. 多态

多态是允许不同的类通过相同的接口调用不同的方法。通过多态，程序能够在运行时决定调用哪个类的方法。

案例：多态

void printArea(Shape& shape) {
    std::cout << "Area: " << shape.area() << std::endl;
}

int main() {
    Rectangle rect(4, 5);
    printArea(rect); // 可以使用基类引用来调用子类的方法
    return 0;
}

在这个例子中，printArea函数接受一个Shape类型的引用，可以传递任何继承了Shape的类的对象。

4. 泛型编程

C++提供了模板特性，支持泛型编程，使得函数和类可以操作任意类型的数据，从而提高了代码的灵活性和重用性。

案例：模板

template <typename T>
T add(T a, T b) {
    return a + b;
}

int main() {
    std::cout << "Add int: " << add(5, 3) << std::endl;
    std::cout << "Add double: " << add(5.5, 3.2) << std::endl;
    return 0;
}

上面的代码定义了一个模板函数add，它可以接受任何类型的参数，只要它们支持+运算符。

5. 标准模板库（STL）

C++提供了标准模板库（STL），其中包含了许多数据结构和算法，如vector、list、map等。STL的使用大大简化了常见的编程任务。

案例：使用STL

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    int sum = 0;

    for (int num : numbers) {
        sum += num;
    }

    std::cout << "Sum: " << sum << std::endl;
    return 0;
}

在这个例子中，我们使用了vector来存储整数，并通过范围for循环来计算它们的总和。

结论

C++的这些特性使得它能够处理复杂的编程任务，提供了强大的工具和灵活性。在接下来的篇幅中，我们将讨论C++的应用领域，进一步了解它在现实世界中的实际应用。