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C++

通用高階程式語言
「C++程序設計語言」重新導向至此。關於相關譯名書籍，請見「C++程式語言 (書)」。

C++是一種被廣泛使用的電腦程式設計語言。它是一種通用程式設計語言，支援多重程式設計範式，例如過程化程式設計、物件導向程式設計、泛型程式設計和函數式程式設計等。

C++
編程範型多範式：物件導向程式設計，過程化程式設計，泛型程式設計
設計者比雅尼·斯特勞斯特魯普
實作者ISO/IEC JTC 1 /SC 22 /WG 21
釋出時間1983年，​41年前​（1983）
目前版本
  • C++23（2024年10月19日；穩定版本）[1]
編輯維基數據連結
型態系統靜態型別，強型別，不安全
實作語言C++、C 等
副檔名.C .cc .cpp .cxx .c++（原始檔）
.h .hh .hpp .hxx .h++（標頭檔）
網站isocpp.org
主要實作產品
Embarcadero C++Builder, GCC, Intel C++ Compiler, Microsoft Visual C++, LLVM Clang
衍生副語言
ISO/IEC 14882:1998, ISO/IEC 14882:2003, ISO/IEC 14882:2011, ISO/IEC 14882:2014, ISO/IEC 14882:2017
啟發語言
Ada 83, ALGOL 68, C, CLU, ML, Simula
影響語言
Ada 95, Aikido, C99, C#, Clojure, D, Dao, Falcon, Java, Lua, Perl, PHP, Rust

比雅尼·斯特勞斯特魯普博士在貝爾實驗室工作期間在20世紀80年代發明並實現了C++。起初，這種語言被稱作「C with Classes」（「包含『類』的C語言」），作為C語言的增強版出現。隨後，C++不斷增加新特性。虛擬函式、運算子多載、多繼承、標準模板庫、例外處理、執行時型別資訊、命名空間等概念逐漸納入標準草案。1998年，國際標準組織頒佈了C++程式設計語言的第一個國際標準ISO/IEC 14882:1998，目前最新標準為ISO/IEC 14882:2020。ISO/IEC 14882通稱ISO C++。ISO C++主要包含了核心語言和標準庫的規則。儘管從核心語言到標準庫都有顯著不同，ISO C++直接正式（normative）參照了ISO/IEC 9899（通稱ISO C），且ISO C++標準庫的一部分和ISO C的標準庫的API完全相同，另有很小一部分和C標準庫略有差異（例如，strcat等函數提供對const型別的多載）。這使得C和C++的標準庫實現常常被一併提供，在核心語言規則很大一部分相容的情況下，進一步確保用戶通常較容易把符合ISO C的源程式不經修改或經極少修改直接作為C++源程式使用，也是C++語言繼C語言之後流行的一個重要原因。

作為廣泛被使用的工業語言，C++存在多個流行的成熟實現：GCC、基於LLVM的Clang以及Visual C++等。這些實現同時也是成熟的C語言實現，但對C語言的支援程度不一（例如，VC++對ANSI C89之後的標準支援較不完善）。大多數流行的實現包含了編譯器和C++部分標準庫的實現。編譯器直接提供核心語言規則的實現，而庫提供ISO C++標準庫的實現。這些實現中，庫可能同時包含和ISO C標準庫的共用實現（如VC++的msvcrt）；而另一些實現的ISO C標準庫則是單獨於編譯器專案之外提供的，如glibc和musl。C++標準庫的實現也可能支援多種編譯器，如GCC的libstdc++庫支援GCC的g++和LLVM Clang的clang++。這些不同的豐富組合使市面上的C++環境具有許多細節上的實現差異，因而遵循ISO C++這樣的權威標準對維持可移植性顯得更加重要。現今討論的C++語言，除非另行指明，通常均指ISO C++規則定義的C++語言（雖然因為實現的差異，可能不一定是最新的正式版本）。

值得注意，和流行的誤解不同，ISO C和ISO C++都從未明確要求源程式被編譯（compile），而僅要求翻譯（translate），因此C和C++並不是所謂的編譯型語言[來源請求]。技術上，實現C和C++程式的單位是翻譯單元（translation unit）。作為對比，Java語言規範中就明確要求Java程式被編譯實現，明確存在編譯單元（compilation unit）。實際上C和C++也存在REPL形式的直譯器實現，如CINT和Cling。但因為傳統上C和C++多以編譯器實現，習慣上仍有一些混用，甚至至今仍出現在ISO C++某節標準庫條款的標題 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）上。

傳統上，C++語言被視為和C語言實現效能相近的語言，強調執行時的高效。根據《C++編程思想》（Thinking in C++）一書，C++與C的代碼執行效率往往相差在±5%之間[2]。

發展歷史

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比雅尼·史特勞斯特魯普，C++之父

C++語言發展大概可以分為三個階段：第一階段從80年代到1995年。這一階段C++語言基本上是傳統類型上的物件導向語言，並且憑藉着接近C語言的效率，在工業界使用的開發語言中佔據了相當大份額；第二階段從1995年到2000年，這一階段由於標準模板庫和後來的Boost等程式庫的出現，泛型程式設計在C++中佔據了越來越多的比重。當然，同時由於Java、C#等語言的出現和硬件價格的大規模下降，C++受到了一定的衝擊；第三階段從2000年至今，由於以Loki、MPL(Boost)等程式庫為代表的產生式程式設計和模板元程式設計的出現，C++出現了發展歷史上又一個新的高峰，這些新技術的出現以及和原有技術的融合，使C++已經成為當今主流程式設計語言中最複雜的一員。

比雅尼·史特勞斯特魯普工作起於1979年的C with Classes。這個構思起源於斯特勞斯特魯普做博士論文時的一些程式撰寫經驗。他發現Simula具備很利於大型軟件開發的特點，但Simula的執行速度太慢，無法對現實需求發揮功效；BCPL雖快得多，但它過於低階的特性，使其不適於大型軟件的開發。當斯特勞斯特魯普開始在貝爾實驗室工作時，他有分析UNIX核心關於分散式計算的問題。回想起他的博士論文經驗，斯特勞斯特魯普開始為C語言增強一些類似Simula的特點[3]。之所以選擇C，是因為它適於各種用途、快速和可移植性。除了C語言和Simula之外，同時也從其它語言中取得靈感，如ALGOL 68、Ada、CLU以及ML。

剛開始時，類別、衍生類別、儲存類型檢查、內聯和預設參數特性，都是透過Cfront引入C語言之中[4]。

1983年，C with Classes改命名為C++（++是C語言中的增值運算子）。加入了新的特性，其中包括虛擬函式、函數名和運算子多載、參考、常數、用戶可控制的自由空間儲存區控制、改良的型別檢查，並恢復了BCPL風格的雙斜線（//）單行註釋（之後C99也支援了這種註釋）。

1985年，發佈第一版《C++程式設計語言》，提供一個重點的語言參考，至此還不是官方標準[5]。1985年10月出現了第一個商業化發佈。

1989年，發佈了Release 2.0。引入了多重繼承、抽象類別、靜態成員函數、常數成員函數，以及成員保護。1990年，出版了The Annotated C++ Reference Manual。這本書後來成為標準化的基礎。稍後還引入了模板、例外處理、命名空間、新的強制型別轉換，以及布林型別。

隨着C++語言的演變，也逐漸演化出相應的標準程式庫。最先加進C++標準函式庫的是串流I/O程式庫，其用以取代傳統的C函數，如printf和scanf。隨後所引入的程式庫中最重要的便是標準模板庫，簡稱STL。

多年後，一個聯合的ANSI-ISO委員會於1998年對C++標準化（ISO/IEC 14882：1998）。在官方釋出1998標準的若干年後，委員會處理缺陷報告，並於2003年發佈一個C++標準的修正版本。2005年，一份名為Library Technical Report 1（簡稱TR1）的技術報告釋出。雖然還不是官方標準的一部分，不過它所提供的幾個擴展可望成為下一版C++標準的一部分。幾乎所有目前仍在維護的C++編譯器皆已支援TR1。

目前最新的C++標準是2020年12月發佈的ISO/IEC 14882:2020[6]，又稱C++20。

雖然C++本身無專利，但標準檔案本身並不是免費的，儘管標準文件不是免費的，但是很容易從網絡中取得，最簡單的就是C++標準文件之前的最後一次草稿版本，它與標準的差別幾乎只在於排版上。

C++名字的由來

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C++這個名字是Rick Mascitti於1983年中所建議的，並於1983年12月首次使用。更早以前，尚在研究階段的發展中語言曾被稱為「new C」，之後是「C with Classes」。在電腦科學中，C++仍被稱為C語言的上層結構。它最後得名於C語言中的「++」運算子（其對變數的值進行遞增）。而且在共同的命名約定中，使用「+」以表示增強的程式。斯特勞斯特魯普說：「這個名字象徵着源自於C語言變化的自然演進」。C+是一個和C/C++無關的早期程式語言。

Rick Mascitti在1992年被非正式地問起名字的由來，他表示這是在半開玩笑中說出的。他從沒想過C++會成為這門語言的正式名字。

有一個關於C++名字的笑話是，當你使用後綴++時，附加只發生在運算之後（因此，它應該是++C，而不是C++，這個笑話是說時下某些程式設計師還在以使用C的方式使用C++，這通常被一些權威著作認為是不正確的）。

C++標準

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由ISO/IEC JTC1/SC22/WG21進行。已經出版的標準文件如下：

發佈時間 文件 通稱 備註
2023 N4950（草稿，發佈於2023-05-10）[7] C++23
2020 ISO/IEC 14882:2020[6] C++20
2018 ISO/IEC TS 21544:2018[8] modules TS 模組
2018 ISO/IEC TS 19570:2018[9] parallelism TS 並列擴充
2018 ISO/IEC TS 19216:2018[10] networking TS 網絡庫
2017 ISO/IEC 14882:2017[11] C++17 第五個C++標準
2017 ISO/IEC TS 22277:2017[12] coroutines TS 協程庫擴充
2017 ISO/IEC TS 21425:2017[13] ranges TS 提供範圍機制
2017 ISO/IEC TS 19568:2017[14] library fundamentals TS 標準庫擴充
2016 ISO/IEC TS 19571:2016[15] concurrency TS 用於並行計算的擴充
2015 ISO/IEC TS 19217:2015[16] concepts TS 概念庫，用於最佳化編譯期資訊
2015 ISO/IEC TS 19841:2015[17] TM TS 事務性主記憶體操作
2015 ISO/IEC TS 19570:2015[18] parallelism TS 用於平行計算的擴充
2015 ISO/IEC TS 18822:2015[19] filesystem TS 檔案系統
2014 ISO/IEC 14882:2014[20] C++14 第四個C++標準
2011 ISO/IEC TR 24733:2011[21] - 十進制浮點數擴充
2011 ISO/IEC 14882:2011[22] C++11 第三個C++標準
2010 ISO/IEC TR 29124:2010[23] - 數學函數擴充
2007 ISO/IEC TR 19768:2007[24] C++TR1 C++技術報告：庫擴充
2006 ISO/IEC TR 18015:2006[25] - C++效能技術報告
2003 ISO/IEC 14882:2003[26] C++03 第二個C++標準
1998 ISO/IEC 14882:1998[27] C++98 第一個C++標準

設計原則

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在《C++語言的設計和演化》（1994）中，Bjarne Stroustrup描述了他在設計C++時，所使用的一些原則。知道這些原則有助於理解C++為何會是現在這個樣子。以下總結了一些原則，詳盡的內容可參閱《C++語言的設計和演化》：

  • C++設計成直接的和廣泛的支援多種程式設計風格（過程化程式設計、資料抽象化、物件導向程式設計、泛型程式設計）。
  • C++設計成給程式設計者更多的選擇，即使可能導致程式設計者選擇錯誤。
  • C++設計成儘可能與C相容，藉此提供一個從C到C++的平滑過渡。
  • C++避免平台限定或沒有普遍用途的特性。
  • C++不使用會帶來額外開銷的特性。
  • C++設計成無需複雜的程式設計環境。

標準程式庫

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1998的C++標準分為兩個部分：核心語言和C++標準程式庫；後者包含了大部分標準模板庫和C標準程式庫的稍加修改版本。存在許多不屬於標準部分的C++程式庫，且使用外部連結，程式庫甚至可以用C撰寫。

C++標準程式庫充分吸收了C標準程式庫，並佐以少許的修改，使其與C++良好的運作。另一個大型的程式庫部分，是以標準模板庫（STL）為基礎，STL於1994年2月正式成為ANSI/ISO C++。它提供了實用的工具，如容器類（如：Array和Vector），迭代器（廣義指標）提供容器以類似陣列的存取方式，以及泛型演算法進行搜尋和排序的運算。此外還提供了(multi)map和(multi)set，它們都共用相似的成員函數。因此，以下成為可能，使用模板撰寫泛型演算法，它可以和任何容器或在任何以迭代器定義的序列上運作。如同C，使用#include指令包含標準表頭，即可存取程式庫裏的功能。C++提供69個標準表頭，其中19個不再贊成使用。

使用標準模板庫（例如：使用std::vector或std::string來取代C風格的陣列或字元陣列）有助於開發更安全和更靈活的軟件。

在STL在納入C++標準以前，是來自HP和後來的SGI的第三方程式庫，標準中並未稱之為「STL」，它只是標準庫中的一部分，但仍有許多人使用這個名稱，以別於其它的標準庫（輸入／輸出串流、國際化、診斷、C程式庫子集，等等）。 另外，如std::basic_string此類標準委員會添加的介面，有時也被誤認為STL；實際上它們並不存在於原始的SGI STL中，在標準化後SGI STL才從標準庫吸收加入其中。

C++中的特色

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和C語言相比，C++引入了更多的特性，包括：複合型別（參照類型等）、const限定符和constexpr常數表達式、型別處理運算子（型別別名及auto和decltype等多種型別指示符）、C++標準庫（IO庫與多種容器類）與迭代器、動態主記憶體與智能指標、函數重載、物件導向程式設計（如資料抽象化、成員函數、類作用域、建構函式與解構函式、靜態成員、訪問控制與繼承、虛擬函式、抽象類與介面等）、拷貝控制、運算子多載、造型與函數風格的強制型別轉換、模板與泛型程式設計，以及異常處理、命名空間、多繼承與虛繼承、執行時型別辨識及巢狀類等。

C++在某些案例中（見下「與C不相容之處」），進行比C還要多的類型檢查。

以「//」起始作為註解起源自C的前身BCPL，而後被重新引入到C++。

C++的一些特性，C不久之後也採用了，包括在for迴圈的括號中聲明，C++風格的註解（使用//符號，和inline，雖然C99定義的inline關鍵字與C++的定義不相容。不過，C99也引入了不存在於C++的特性，如：可變參數巨集，和以陣列作為參數的較佳處理；某些C++編譯器可能實作若干特性，以作為擴展，但其餘部分並不符合現存的C++特性）

一個常見的混淆其實只是一個微妙的術語問題：由於它的演化來自C，在C++中的術語對象和C語言一樣是意味着記憶體區域，而不是類別的實體，在其它絕大多數的物件導向語言也是如此。舉例來說，在C和C++中，陳述式int i;定義一個int型別的物件，這就是變數的值i將在指派時，所存入的記憶體區域。

C++語言中的const關鍵字

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const是一個C和C++語言的關鍵字，意思是聲明一個不能改變值的變數，即唯讀。使用const在一定程度上可以提高程式的安全性和可靠性，也便於實現對此進行最佳化（如把唯讀對象放入ROM中）。const作為型別限定符，是型別的一部分。

C++不是第一個正式引入const型別的語言。80年代早期，Bjarne Stroustrup和Dennis Retchie討論之後提供了在C語言中readonly/writeonly的實現機制，並在帶類的C中取得了一定經驗。關鍵字const正式引入C語言是在ANSI C89。這早於第一個C++國際標準近十年，但此時const已被C++實現普遍採用。

以下是和C語言相容的用法： 

int m = 1, n = 2; // int 类型的对象
const int a = 3; // const int 类型的对象
int const b = 4; //同上
const int *p //指向 const int 类型对象的指针
int const *q; //同上
int *const x; //指向 int 类型对象的 const 指针；注意 const 的位置
const int *const r; //指向 const int 类型对象的 const 指针
int const *const t; //同上

但是，const在C++中有更強大的特性。它允許在編譯時確定作為真正的常數表達式。例如， 

const int max_len = 42;
int a[max_len];

此前C語言並不支援這樣的用法，直到C99允許用變數作為陣列長度（需要注意的是C99中的VLA支援執行期確定陣列長度，但C++從未支援）。此外，C++中，命名空間作用域的const對象的名稱隱含內部連結。這意味着直接在標頭檔里定義const對象被多個原始檔包含時，也不會重定義。

在C++11及之後的C++標準中，推薦使用擁有更嚴格語意的constexpr限定符來表示一個可以出現在常數表達式中的變數。const可區分為頂層const(top-level const)和底層const(low-level const)。

實際上，在語意表達方面，const更多表示為「唯讀」，constexpr才表示一定能在翻譯時確定的常數，但實際求值仍可能在執行時進行（只有像作為聲明陣列大小這樣確定要求常數表達式的上下文中，才會因為需要確保翻譯時必須確定所需的值而進行翻譯時求值）。C++20引入了更嚴格的consteval和constinit的語法，直接限定特定的求值必須在翻譯時完成。不過，和const不同，後三者修飾聲明但不是型別限定符，不參與型別聲明構成複合型別，不通過型別檢查實現所謂的const正確性（const correctness），也不影響利用這些特性的相關API的型別簽章。

一些參照C和C++設計的語言中，也存在類似的差異。例如，C#同時具有readonly和const關鍵字，前者接近原始的「唯讀」（即最先被討論的readonly機制和C語言中的const），而後者更接近C++的const。

與C不相容之處

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C++有時被認為是C的超集（superset），但這並不嚴謹。

各個版本的ISO/IEC 14882的附錄C中都指出了C++和ISO C的一些不相容之處。

大部分的C代碼可以很輕易的在C++中正確編譯，但仍有少數差異，導致某些有效的C代碼在C++中失效，或者在C++中有不同的行為。

最常見的差異之一是，C允許從void*隱式轉換到其它的指標型別，但C++不允許。下列是有效的C代碼： 

// 从void *隐式转换为int *
int *i = malloc(sizeof(int) * 5);

但要使其在C和C++兩者皆能運作，就需要使用顯式轉換： 

int *i = (int *)malloc(sizeof(int) * 5);

另一個常見的可移植問題是，C++定義了很多的新關鍵字，如new和class，它們在C程式中，是可以作為識別字（例：變數名）的。

C99去除了一些不相容之處，也新增了一些C++的特性，如//註釋，以及在代碼中混合使用。不過C99也納入幾個和C++衝突的新特性（如：可變長陣列、原生複數型別和複合逐字常數），而C++11已經加入了相容C99預處理器的特性。

由於C++函數和C函數通常具有不同的名字修飾和呼叫約定，所有在C++中呼叫的C函數，須放在extern "C" { /* C函数声明 */ }之內。

C++的Hello World程式

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下面這個程式顯示「Hello, world!」然後結束執行： 

// #include <iostream> // C++20 前
// import <iostream>;  // C++23 前
import std;            // C++23 起

int main() {
    // std::cout << "Hello, world!" << std::endl; // C++23 前
    std::println("Hello, world!");                // C++23 起
    return 0;
}

這裏也可以使用using指令以避免多次聲明std::—— 

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    cout << "Hello, world!" << endl;
    return 0;
}

如果使用「\n」代替以上代碼裏的「endl」，輸出結果相等。 

std::cout << "Hello, world!\n";

std::endl 不僅僅會在某個輸出流中插入換行字元，還將執行輸出流的 flush() 函數（即重新整理緩衝區），而'\n'則不會。


根據ISO C++的規定，全域main函數必須返回int。 以下兩種形式是合法的： 

int main() {
    // ...
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    // ...
}

不過，在一些編譯器（例如Visual C++）上， 

void main() {
    // ...
}

也是合法的。但是這樣的寫法相容性較差。

語言特性

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運算子

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主條目：C和C++運算子

分為

優先權 運算子 說明 結合性
1 () 括號 由左至右
2 !、-、++、-- 邏輯運算子NOT、算術運算子負號、遞增、遞減 由右至左
3 *、/、% 算術運算子的乘法、除法、餘數 由左至右
4 +、- 算術運算子加法、減法 由左至右
5 <<、>>、>>> 位元運算子左移、右移、無符號右移 由左至右
6 >、>=、<、<= 關係運算子大於、大於等於、小於、小於等於 由左至右
7 ==、!= 關係運算子等於、不等於 由左至右
8 & 位元運算子AND 由左至右
9 ^ 位元運算子XOR 由左至右
10 | 位元運算子OR 由左至右
11 && 邏輯運算子AND 由左至右
12 || 邏輯運算子OR 由左至右
13 ?: 條件控制運算子 由右至左
14 =、op= 指定運算子 由右至左

預處理器

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C++主要有三個編譯階段：預處理、轉譯成目標碼和連結（最後的兩個階段一般才視為真正的「編譯」）。在第一階段，預處理，會將預處理器指令替換成原始碼，然後送到下一個編譯階段。

預處理器指令和巨集

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預處理指令的運作方式是根據用戶定義的規則，簡單的把記號字元序列置換成其它的記號字元序列。它們進行巨集置換、含入其它的檔案（由底層至高階的特性，例如包含模組／包／單元／元件）、條件式編譯和條件式含入。例如： 

#define PI 3.1415926535897932384626433832795028841971693993751

原始代碼中出現的PI，都將會替換為3.1415926535897932384626433832795028841971693993751。另一個普遍的例子是 

#include <iostream>

它將使用標準庫標頭檔iostream中的所有內容來替換本條預處理指令。除了以上提到的常用指令以外，還有幾個額外的預處理器指令，可以用來控制編譯流程、條件式含入或排除代碼區塊等等。

參閱預處理器和C預處理器

模板

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主條目：模板 (C++)

模板（Template）指C++程式語言中的函數模板（function template）與類別模板（class template），這種觀念是取材自Simula的泛型程式設計。它採用typename和class兩個關鍵字，來標識模板類別的型別參數。C++11和C++14分別引入了型別別名模板和變數模板。

類別與對象

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主條目：類別 (C++)

在物件導向物件程式設計術語中，物件（object）是資料（data）和處理資料的指令（instructions）的聯合（association）。模擬（simulate）實際世界（real-world），物件有三種特質（characteristics）：狀態（State）、行為（Behavior）、同一性身份（英語：Identity (object-oriented programming)），並且使用訊息（message）來引發彼此的互動。類別（class）為物件的藍圖或工廠，定義了物件的抽象特質，包括物件的屬性特質和物件的行為特質，屬性的值即是物件的狀態，行為即是物件能夠做的事。

C++為類別構成式物件導向程式設計語言（class-based object-oriented programming language），類別概念具現化（reification）地作為二等公民（second-class citizen）出現在C++語言當中，在語法中明確地使用類別來做到資料抽象化、封裝、模組化、繼承、子型別多型、物件狀態的自動初始化。C++中，一個類別即為一個型別，加上封裝，一個類別即為一個抽象資料型別（Abstract Data Type，ADT），繼承、多型、模板都加強了類別的可抽象性。在C++可以使用class或struct這兩個關鍵字宣告類別（class），而使用new運算子實體化類別產生的實體（instance）即為物件，是一等公民。C/C++以資料成員（data member）表達屬性，以成員函數（member function）表達行為。

聲明一個Car class： 

class Car {
private:
    int isRunning;
public:
    Run();
};

但是仍然需要注意，嚴格來說，C++中對象的概念和C的對應概念接近，表示的是具有特定型別的儲存，而非物件導向意義上的「對象」：一個對象不一定是類型別的。此外，C++意義上的「實例」僅指模板實例化的結果，而並不指對象。作為對比，Java的「對象」和「實例」的概念和這裏的使用一致。

封裝

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封裝（Encapsulation）是將資料和處理資料的程式（procedure）組合起來，僅對外公開介面（interface），達到資訊隱藏（information hiding）的功能。封裝的優點是能減少耦合（Coupling）。C++、Java、C# 等語言定義對象都是在語法中明確地使用類別（Class）來做到封裝。

C++的類別對其成員（包括數據成員、函數成員）分為三種封裝狀態：

  • 公有（public）：類別的用戶可以訪問、使用該類別的此種成員。
  • 保護（protected）：該類別的衍生類別可以訪問、使用該類別的此成員。外部程式碼不可以訪問、使用這種成員。
  • 私有（private）：只有類別自身的成員函數可以訪問、使用該類別的此成員。

一般可以將C++類的對外介面設定為公有成員；類內部使用的數據、函數設定為私有成員；供衍生自該類別的子類別使用的數據、函數設定為保護成員。

繼承

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繼承（Inheritance）是指衍生類別（subclass）繼承基礎類別（superclass），會自動取得超類別除私有特質外的全部特質，同一類別的所有實體都會自動有該類別的全部特質，做到程式碼再用（reuse）。C++只支援類別構成式繼承，雖然同一類別的所有實體都有該類別的全部特質，但是實體能夠共用的實體成員只限成員函數，類別的任何實體資料成員乃每個實體獨立一份，因此物件間並不能共用狀態，除非特質為參考型別的屬性，或使用指標來間接共用。C++支援的繼承關係為：

  • 公有繼承（public inheritance）：最常用繼承關係，含義是「is-a」關係，代表了在完全使用公有繼承的物件類別之間的層次關係（hierarchy）。
  • 受保護繼承（protected inheritance）：基礎類別的公有或保護內容可以被衍生類別，以及由此衍生的其他類別使用。但是基礎類別對外界用戶是不可見的。衍生類別的用戶不能訪問基礎類別的成員、不能把衍生類別轉換（造型）為基礎類別的指標或參照。
  • 私有繼承（private inheritance）：基礎類別的公有或保護內容僅可以被衍生類別訪問。但基礎類別對衍生類別的子類別或衍生類別的用戶都是不可見的。衍生類別的子類別或衍生類別的用戶都不能訪問基礎類別的內容、不能把衍生類別轉換為基礎類別的指標或參照。

C++支援多繼承（multiple inheritance，MI）。多繼承（multiple inheritance，MI）的優缺點一直廣為用戶所爭議，許多語言（如Java）並不支援多重繼承，而改以單一繼承和介面繼承（interface inheritance），而另一些語言則採用用單一繼承和混入（mixin）。C++通過虛繼承（Virtual Inheritance）來解決多繼承帶來的一系列問題。

多型

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Polymorphism

Ad Hoc                   Universal
Overloading   Coercion       Inclusion  Parametric

除了封裝與繼承外，C++還提供了多型功能，物件導向的精神在於多型（Polymorphism），一般的多型，是指動態多型，係使用繼承和動態繫結（Dynamic Binding）實現，使用多型可建立起繼承體系（Inheritance hierarchy）。類（class）與繼承只是達成多型中的一種手段，所以稱物件導向而非類別導向。

多型又分成靜態多型（Static Polymorphism）與動態多型（Dynamic Polymorphism）。C++語言支援的動態多型必須結合繼承和動態繫結（Dynamic Binding）方式實現。靜態多型是指編譯時決定的多型，包括多載和以模板（template）實現多型的方法即參數化型態（Parameterized Types），是使用巨集（macro）的「程式碼膨脹法」達到多型效果。

型別轉換（type cast）也是一種非參數化（ad hoc）多型的概念，C++提供dynamic_cast, static_cast等運算子來實作強制型別轉換（Coercion）。

運算元重載（operator overloading）或函數重載（function overloading）也算是多型的概念。

分析和處理C++原始代碼

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C/Java/C#都可以用某種 LR剖析器（或其變形）分析文法[來源請求]，但C++是個著名的例外：請看下面的代碼。 

#include <vector>
#include <string>
std::vector< std::vector<std::string> >table1;
std::vector<std::vector<std::string>>table2;

上面的table1顯然是一個字串的二維陣列，而table2則未必能通過編譯：如果嚴格遵循LR分析過程，串 >> 會被解釋為右移運算子而非兩個代表模板參數列結束的右尖括號，因此出現編譯錯誤，必須以table1的方式用空格區分。(在C++11發佈之後，特別規定了當處理模板時，>>被優先視為兩個>[28]，所以table1和table2均可通過編譯.)

爭議

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「在這12年裏，C++用戶人數大約每七個月半增加一倍」是許多C++相關檔案必引的一段話；然而，時至今日新語言層出不窮，用戶人數已不太可能以如此速度增長。分析機構EvansData定期對開發人員展開調查，其資料顯示，以C++為工具的開發人員在整個開發界所佔的比例由1998年春天的76%下降至2004年秋的46%。

一部分Unix/C程式設計師對C++語言深惡痛絕，他們批評的理由如下：

  1. STL以非常醜陋的方式封裝了各種數據結構和演算法，寫出來的代碼難以理解、不美觀。
  2. C++編譯器複雜和不可靠，不適合構建人命關天類型的程式。
  3. Ian Joyner認為物件導向技術徒增學習成本，不如程序導向的C語言簡單容易使用，尤其是在系統軟件的構建上[29]。

概括說來UNIX程式設計師批評C++主要是由於UNIX社群與C++社群的文化差異[30]。

Linux之父林納斯·托瓦茲曾經多次炮轟C++。圖靈獎得主尼克勞斯·維爾特也曾經批評C++語言太複雜、語法語意模糊，是「拙劣工程學」的成果。

事實上，對於C++語言的批評並不只來源於Unix/Unix-Like系統下的程式設計師。就像C++語言本身是一個跨平台的語言一樣，對C++的批評並不局限於Unix/Unix-Like系統用戶。

參閱

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參考文獻

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  1. ^ ISO/IEC 14882:2024 - Programming languages — C++. 2024年10月19日. 
  2. ^ Stroustrup, Bjarne. Bjarne Stroustrup's FAQ: When was C++ invented?. stroustrup.com. 2010-03-07 [2010-09-16]. （原始內容存檔於2016-02-06）. 
  3. ^ Stroustrup, Bjarne. Evolving a language in and for the real world: C++ 1991-2006 (PDF). [2019-01-19]. （原始內容存檔 (PDF)於2007-11-20）. 
  4. ^ Stroustrup, Bjarne. A History of C ++ : 1979− 1991 (PDF). [2019-01-19]. （原始內容存檔 (PDF)於2019-02-02）. 
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  9. ^ ISO/IEC TS 19570:2018. [2020-05-10]. （原始內容存檔於2020-05-28）. 
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  12. ^ ISO/IEC TS 22277:2017. [2017-12-09]. （原始內容存檔於2017-12-09）. 
  13. ^ ISO/IEC TS 21425:2017. [2017-12-09]. （原始內容存檔於2017-12-09）. 
  14. ^ ISO/IEC TS 19568:2017. [2017-10-28]. （原始內容存檔於2017-10-29）. 
  15. ^ ISO/IEC TS 19571:2016. [2017-10-28]. （原始內容存檔於2017-10-29）. 
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  17. ^ ISO/IEC TS 19570:2015. [2017-10-28]. （原始內容存檔於2017-10-29）. 
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  19. ^ ISO/IEC TS 18822:2015. [2015-07-09]. （原始內容存檔於2015-07-10）. 
  20. ^ ISO/IEC 14882:2014. [2015-01-15]. （原始內容存檔於2016-02-25）. 
  21. ^ ISO/IEC TR 24733:2011. [2015-07-09]. （原始內容存檔於2015-07-09）. 
  22. ^ ISO/IEC 14882:2011. [2012-01-03]. （原始內容存檔於2016-05-27）. 
  23. ^ ISO/IEC TR 29124:2010. [2015-07-09]. （原始內容存檔於2015-07-10）. 
  24. ^ ISO/IEC TR 19768:2007. [2012-05-13]. （原始內容存檔於2016-03-04）. 
  25. ^ ISO/IEC TR 18015:2006. [2014-09-25]. （原始內容存檔於2016-02-25）. 
  26. ^ ISO/IEC 14882:2003. [2012-05-13]. （原始內容存檔於2017-01-13）. 
  27. ^ ISO/IEC 14882:1998. [2012-05-13]. （原始內容存檔於2017-01-15）. 
  28. ^ Right Angle Brackets (Revision 2). [2024-03-19]. （原始內容存檔於2024-03-02）. 
  29. ^ Ian Joyner著的《C++?? A Critique of C++ and Programming and Language Trends of the 1990s》第3章51節
  30. ^ Eric Raymond著的《Unix編程藝術》一書第十四章第四節「語言評估」

延伸閱讀

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外部連結

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