C++

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，支援多重編程範式，例如過程化程序設計、面向對象程序設計、泛型程式設計和函數式程序設計等。

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。虛函數、運算符重載、多繼承、標準模板庫、異常處理、運行時類型資訊、命名空間等概念逐漸納入標準草案。1998年，國際標準組織頒布了C++程序設計語言的第一個國際標準ISO/IEC 14882:1998（C++98），目前最新標準為ISO/IEC 14882:2024（C++23）。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）引用了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`類型的重載）。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兼容的情況下，進一步確保使用者通常較容易把符合ISO C的源程序不經修改或經極少修改直接作為C++源程序使用，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語言的支持程度不一（例如，VC++對ANSI C89之後的標準支持較不完善）。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項目之外提供的，如glibc和musl。C++標準庫的實現也可能支持多種編譯器，如GCC的libstdc++庫支持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序被「編譯」（compile），而僅要求「翻譯」（translate），因此從理論上來講，C和C++並不一定是編譯型語言。技術上，實現C和C++程序的單位是翻譯單元（translation unit）。作為對比，Java語言規範中就明確要求Java程序被編譯為字節碼，明確存在編譯單元（compilation unit）。實際上C和C++也存在REPL形式的解釋器實現，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，例如ISO C++中的編譯期整數序列（Compile-time integer sequences）。

傳統上，C++語言被視為和C語言實現性能相近的語言，強調運行時的高效。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。

## 發展歷史

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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面向對象語言，並且憑藉著接近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，泛型程序設計在C++中佔據了越來越多的比重。當然，同時由於Java、C#等語言的出現和硬體價格的大規模下降，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編程和模板元編程的出現，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序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。這個構思起源於史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具備很利於大型軟體開發的特點，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，使其不適於大型軟體的開發。當史特勞斯特魯普開始在貝爾實驗室工作時，他有分析UNIX內核關於分散式計算的問題。回想起他的博士論文經驗，史特勞斯特魯普開始為C語言增強一些類似Simula的特點。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。

1983年，C with Classes改命名為C++（`++`是C語言中的增值操作符）。加入了新的特性，其中包括虛擬函式、函式名和運算子多載、參考、常數、使用者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（`//`）單行注釋（之後C99也支持了這種注釋）。

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。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、靜態成員函式、常數成員函式，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、新的強制類型轉換，以及布林類型。

隨著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函式，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2023年10月發布的ISO/IEC 14882:2024，又稱C++23。

雖然C++本身無專利，但標準文件本身並不是免費的，儘管標準文檔不是免費的，但是很容易從網路中取得，最簡單的就是C++標準文檔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

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。史特勞斯特魯普說：「這個名字象徵著源自於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

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

發布時間｜文檔｜通稱｜備註

2023｜ISO/IEC 14882:2024｜C++23

2020｜ISO/IEC 14882:2020｜C++20

2018｜ISO/IEC TS 21544:2018｜modules TS｜模塊

2018｜ISO/IEC TS 19570:2018｜parallelism TS｜並行擴展

2018｜ISO/IEC TS 19216:2018｜networking TS｜網路庫

2017｜ISO/IEC 14882:2017｜C++17｜第五個C++標準

2017｜ISO/IEC TS 22277:2017｜coroutines TS｜協程庫擴展

2017｜ISO/IEC TS 21425:2017｜ranges TS｜提供範圍機制

2017｜ISO/IEC TS 19568:2017｜library fundamentals TS｜標準庫擴展

2016｜ISO/IEC TS 19571:2016｜concurrency TS｜用於並發計算的擴展

2015｜ISO/IEC TS 19217:2015｜concepts TS｜概念庫，用於優化編譯期資訊

2015｜ISO/IEC TS 19841:2015｜TM TS｜事務性記憶體操作

2015｜ISO/IEC TS 19570:2015｜parallelism TS｜用於並行計算的擴展

2015｜ISO/IEC TS 18822:2015｜filesystem TS｜文件系統

2014｜ISO/IEC 14882:2014｜C++14｜第四個C++標準

2011｜ISO/IEC TR 24733:2011｜十進位浮點數擴展

2011｜ISO/IEC 14882:2011｜C++11｜第三個C++標準

2010｜ISO/IEC TR 29124:2010｜數學函數擴展

2007｜ISO/IEC TR 19768:2007｜C++TR1｜C++技術報告：庫擴展

2006｜ISO/IEC TR 18015:2006｜C++性能技術報告

2003｜ISO/IEC 14882:2003｜C++03｜第二個C++標準

1998｜ISO/IEC 14882:1998｜C++98｜第一個C++標準

## 設計原則

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、數據抽象、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。

## 標準程序庫

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（廣義指針）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，它們都共享相似的成員函數。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，即可存取程式庫裡的功能。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風格的陣列或字符陣列）有助於開發更安全和更靈活的軟體。

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接口，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

和C語言相比，C++引入了更多的特性，包括：複合類型（引用類型等）、const限定符和constexpr常量表達式、類型處理運算符（類型別名及auto和decltype等多種類型指示符）、C++標準庫（IO庫與多種容器類）與迭代器、動態記憶體與智能指針、函數重載、面向對象程序設計（如數據抽象、成員函數、類作用域、構造函數與析構函數、靜態成員、訪問控制與繼承、虛函數、抽象類與接口等）、拷貝控制、運算符重載、造型與函數風格的強制類型轉換、模板與泛型編程，以及異常處理、命名空間、多繼承與虛繼承、運行時類型識別及嵌套類等。

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循環的括號中聲明，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語言一樣是意味著記憶體區域，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，語句`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

`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量，即只讀。使用`const`在一定程度上可以提高程序的安全性和可靠性，也便於實現對此進行優化（如把只讀對象放入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`類型的語言。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：

```cpp
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量表達式。例如。

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

此前C語言並不支持這樣的用法，直到C99允許用變量作為陣列長度（需要注意的是C99中的VLA支持運行期確定陣列長度，但C++從未支持）。此外，C++中，命名空間作用域的const對象的名稱隱含內部連結。這意味著直接在頭文件里定義const對象被多個源文件包含時，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義的`constexpr`限定符來表示一個可以出現在常量表達式中的變量。const可區分為頂層const(top-level const)和底層const(low-level const)。

實際上，在語義表達方面，`const`更多表示為「只讀」，`constexpr`才表示一定能在翻譯時確定的常量，但實際求值仍可能在運行時進行（只有像作為聲明陣列大小這樣確定要求常量表達式的上下文中，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類型限定符，不參與類型聲明構成複合類型，不通過類型檢查實現所謂的const正確性（const correctness），也不影響利用這些特性的相關API的類型簽名。

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「只讀」（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不兼容之處

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的一些不兼容之處。

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類型，但C++不允許。下列是有效的C代碼：

```cpp
// 从void*隐式转换为int*
int* i = std::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：

```cpp
int* i = (int*)std::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：變量名）的。

C99去除了一些不兼容之處，也新增了一些C++的特性，如`//`注釋，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：可變長數組、原生複數類型和複合逐字常數），而C++11已經加入了兼容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調用約定，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程序

下面這個程序顯示「Hello, world!」然後結束運行：

```cpp
import std;

int main() {
    std::println("Hello, world!");
    return 0;
}
```

在C++23前：

```cpp
#include <iostream>

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

如果使用「\n」代替以上代碼裡的「endl」，輸出結果相等。

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

std::endl 不僅僅會在某個輸出流中插入換行字符，還將執行輸出流的 flush 函數（即刷新緩衝區），而'\n'則不會。

這裡也可以使用using指令以避免多次聲明std::——

```cpp
import std;

using namespace std;

int main() {
    println("Hello, world!");
    return 0;
}
```

根據ISO C++的規定，全局main函數必須返回int。

以下兩種形式是合法的：

```cpp
int main() {
    // ...
}
```

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

不過，在一些編譯器（例如Visual C++）上。

```cpp
void main() {
    // ...
}
```

也是合法的。但是這樣的寫法兼容性較差。

## 語言特性

### 運算符

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

C++主要有三個編譯階段：預處理、轉譯成目的碼和連結（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

預處理指令的運作方式是根據使用者定義的規則，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：

```cpp
#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

```cpp
#include <print>
```

它將使用標準庫頭文件`print`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

模板（Template）指C++程式語言中的函式模板（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分別引入了類型別名模板和變量模板。

### 類別與對象

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）、同一性身分，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，以成員函式（member function）表達行為。

聲明一個Car class：

```cpp
class Car {
private:
    bool isRunning;
public:
    Car() = default;
    void 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，表示的是具有特定類型的存儲，而非面向對象意義上的「對象」：一個對象不一定是類類型的。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」的概念和這裡的使用一致。

#### 封裝

封裝（Encapsulation）是將資料和處理資料的程序（procedure）組合起來，僅對外公開接口（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）：類別的使用者可以訪問、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。外部程序代碼不可以訪問、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++類的對外接口設定為公有成員；類內部使用的數據、函數設定為私有成員；供派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

繼承（Inheritance）是指派生類（subclass）繼承基類（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，但是實體能夠共享的實體成員只限成員函式，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享狀態，除非特質為參考型別的屬性，或使用指標來間接共享。C++支持的繼承關係為：

- 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使用者是不可見的。衍生類別的使用者不能訪問基礎類別的成員、不能把派生類別轉換（造型）為基礎類別的指針或引用。
- 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使用者都是不可見的。衍生類別的子類別或衍生類別的使用者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針或引用。

C++支持多繼承（multiple inheritance，MI）。多繼承（multiple inheritance，MI）的優缺點一直廣為使用者所爭議，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。

### 多態

PolymorphismAd Hoc UniversalOverloading 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態（Polymorphism），一般的多態，是指動態多態，係使用繼承和動態綁定（Dynamic Binding）實現，使用多型可建立起繼承體系（Inheritance hierarchy）。類（class）與繼承只是達成多態中的一種手段，所以稱物件導向而非類別導向。

多態又分成靜態多態（Static Polymorphism）與動態多態（Dynamic Polymorphism）。C++語言支持的動態多態必須結合繼承和動態綁定（Dynamic Binding）方式實現。靜態多態是指編譯時決定的多態，包括重載和以模板（template）實現多型的方法即參數化型態（Parameterized Types），是使用巨集（macro）的「程序代碼膨脹法」達到多型效果。

類型轉換（type cast）也是一種非參數化（ad hoc）多態的概念，C++提供dynamic_cast, static_cast等運算符來實作強制類型轉換（Coercion）。

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

## 分析和處理C++原始代碼

但C++是個著名的例外：請看下面的代碼。

```c++
import std;

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數組，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符而非兩個代表模板參數表結束的右尖括號，因此出現編譯錯誤，必須以table1的方式用空格區分。(在C++11發布之後，特別規定了當處理模板時，>>被優先視為兩個>，所以table1和table2均可通過編譯.)

## 爭議

「在這12年裡，C++使用者人數大約每七個月半增加一倍」是許多C++相關文件必引的一段話；然而，時至今日新語言層出不窮，使用者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：

- STL以非常醜陋的方式封裝了各種數據結構和算法，寫出來的代碼難以理解、不美觀。
- C++編譯器複雜和不可靠，不適合構建人命關天類型的程序。
- Ian Joyner認為面向對象技術徒增學習成本，不如面向過程的C語言簡單容易使用，尤其是在系統軟體的構建上。

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。

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、語法語義模糊，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系統使用者。

## 參閱

- 《C++程式語言》（The C++ Programming Language）
- 比較Java和C++
- C++託管擴展
- C++/CLI
- Boost C++ Libraries
- Objective-C，另一個以C語言添加物件導向設計的程式語言

## 基本資料

- 編程范型：多范型：面向對象編程，過程化編程，泛型編程
- 發行時間：1983年
- 設計者：比雅尼·史特勞斯特魯普
- 開發者：ISO/IEC JTC 1 /SC 22 /WG 21
- 類型系統：靜態類型，強類型，不安全
- 軟體實現：Embarcadero C++Builder, GCC, Intel C++ Compiler, Microsoft Visual C++, LLVM Clang
- dialects：ISO/IEC 14882:1998, ISO/IEC 14882:2003, ISO/IEC 14882:2011, ISO/IEC 14882:2014, ISO/IEC 14882:2017
- 受影響於：Ada 83, ALGOL 68, C, CLU, ML, Simula
- 施影響於：Ada 95, Aikido, C99, C#, Clojure, D, Dao, Falcon, Java, Lua, Perl, PHP, Rust
- 實作語言：C++、C 等
- 文件擴展名：.C .cc .cpp .cxx .c++（源文件）、.h .hh .hpp .hxx .h++（頭文件）