C、C++、java分析

语言简单介绍

C

 基本特征：

1、C是高级语言：它把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。C 语言可以像汇编语言一样对位、字节和地址进行操作，而这三者是计算机最基本的工作单元。

2、C是结构式语言：结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化，即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式可使程序层次清晰，便于使用、维护以及调试。C 语言是以函数形式提供给用户的，这些函数可方便的调用，并具有多种循环、条件语句控制程序流向，从而使程序完全结构化。

3、C语言功能齐全：具有各种各样的数据类型，并引入了指针概念，可使程序效率更高。而且计算功能、逻辑判断功能也比较强大，可以实现决策目的的游戏。

4、C语言适用范围大：适合于多种操作系统，如Windows、DOS、UNIX等等；也适用于多种机型。C语言对编写需要硬件进行操作的场合，优于其它高级语言，有一些大型应用软件也是用C语言编写的。

5、C语言应用指针：可以直接进行靠近硬件的操作，但是C的指针操作不做保护，也给它带来了很多不安全的因素。C++在这方面做了改进，在保留了指针操作的同时又增强了安全性，受到了一些用户的支持，但是，由于这些改进增加语言的复杂度，也为另一部分所诟病。Java则吸取了C++的教训，取消了指针操作，也取消了C++改进中一些备受争议的地方，在安全性和适合性方面均取得良好的效果，但其本身解释在虚拟机中运行，运行效率低于C++/C。一般而言，C，C++，java被视为同一系的语言，它们长期占据着程序使用榜的前三名。　

6、C语言文件由数据序列组成：可以构成二进制文件或文本文件常用的C语言IDE（集成开发环境）有Microsoft Visual C++，Dev-C++，Code::Blocks，Borland C++，Watcom C++，Borland C++ Builder，GNU DJGPP C++，Lccwin32 C Compiler 3.1，High C，Turbo C，C-Free，win-tc,xcode(mac os x）等。

新特性

1、对齐处理(Alignment）的标准化（包括_Alignas标志符，alignof运算符,aligned_alloc函数以及<stdalign.h>头文件。

2、_Noreturn 函数标记，类似于 gcc 的 __attribute__((noreturn))。

3、_Generic 关键字。　

4、多线程(Multithreading）支持，包括：_Thread_local存储类型标识符，<threads.h>；头文件，里面包含了线程的创建和管理函数。　

5、增强的Unicode的支持，基于C Unicode技术报告ISO/IEC TR 19769:2004，增强了对Unicode的支持。包括为UTF-16/UTF-32编码增加了char16_t和char32_t数据类型，提供了包含unicode字符串转换函数的头文件<uchar.h>.　

6、删除了 gets() 函数，使用一个新的更安全的函数gets_s（）替代。　

7、增加了边界检查函数接口，定义了新的安全的函数，例如 fopen_s（），strcat_s() 等等。　

8、增加了更多浮点处理宏。　

9、匿名结构体/联合体支持，这个在gcc早已存在，C11将其引入标准。　

10、静态断言（Static assertions），_Static_assert（），在解释 #if 和 #error 之后被处理。　

11、新的 fopen() 模式，（“…x”），类似 POSIX 中的 O_CREAT|O_EXCL，在文件锁中比较常用。

12、新增 quick_exit() 函数作为第三种终止程序的方式。当 exit（）失败时可以做最少的清理工作。

13、_Atomic类型修饰符和<stdatomic.h>头文件。

优点

1、简洁紧凑、灵活方便

C语言一共只有32个关键字，9种控制语句，程序书写形式自由，区分大小写。把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。C 语言可以像汇编语言一样对位、字节和地址进行操作，而这三者是计算机最基本的工作单元。

2、运算符丰富

C语言的运算符包含的范围很广泛，共有34种运算符。C语言把括号、赋值、强制类型转换等都作为运算符处理。从而使C语言的运算类型极其丰富，表达式类型多样化。灵活使用各种运算符可以实现在其它高级语言中难以实现的运算。

3、数据类型丰富

C语言的数据类型有：整型、实型、字符型、数组类型、指针类型、结构体类型、共用体类型等。能用来实现各种复杂的数据结构的运算。并引入了指针概念，使程序效率更高。

4、表达方式灵活实用

C语言提供多种运算符和表达式值的方法，对问题的表达可通过多种途径获得，其程序设计更主动、灵活。它语法限制不太严格，程序设计自由度大，如对整型量与字符型数据及逻辑型数据可以通用等。

5、允许直接访问物理地址，对硬件进行操作

由于C语言允许直接访问物理地址，可以直接对硬件进行操作，因此它既具有高级语言的功能，又具有低级语言的许多功能，能够像汇编语言一样对位、字节和地址进行操作，而这三者是计算机最基本的工作单元，可用来写系统软件。

6、生成目标代码质量高，程序执行效率高

C语言描述问题比汇编语言迅速，工作量小、可读性好，易于调试、修改和移植，而代码质量与汇编语言相当。

7、可移植性好

C语言在不同机器上的C编译程序，86%的代码是公共的，所以C语言的编译程序便于移植。在一个环境上用C语言编写的程序，不改动或稍加改动，就可移植到另一个完全不同的环境中运行。

8、表达力强

C语言有丰富的数据结构和运算符。包含了各种数据结构，如整型、数据类型、指针类型和联合类型等，用来实现各种数据结构的运算。C语言的运算符有34种，范围很宽，灵活使用各种运算符可以实现难度极大的运算。

C语言能直接访问硬件的物理地址，能进行位（bit）操作。兼有高级语言和低级语言的许多优点。

它既可用来编写系统软件，又可用来开发应用软件，已成为一种通用程序设计语言。

另外C语言具有强大的图形功能，支持多种显示器和驱动器。且计算功能、逻辑判断功能强大。

缺点

1． C语言的缺点主要表现在数据的封装性上，这一点使得C在数据的安全性上有很大缺陷，这也是C和C++的一大区别。

2． C语言的语法限制不太严格，对变量的类型约束不严格，影响程序的安全性，对数组下标越界不作检查等。从应用的角度，C语言比其他高级语言较难掌握。

C++： 

现在C++由以下四个“子语言”组成：

1、C子语言。C++支持C语言的几乎全部功能，主要是c89的部分，在语法上与C语言仅有极微妙的差别(如括号表达式的左右值性，具体请参考C++标准文献)。

2、面向对象的C++语言。C++语言原本不具备面向对象的设计功能，然而随着面向对象编程的概念的提出以及如Java等语言的发展成熟，C++语言也开发出了支持面向对象功能的版本。

3、泛型编程语言。C++强大（但容易失控的）模板功能使它能在编译期完成许多工作，从而大大提高运行期效率。

4、STL（C++标准模板库，Standard Template Library）。随着STL的不断发展，它已经逐渐成为C++程序设计中不可或缺的部分，其效率可能比一般的native代码低些，但是其安全性与规范性使它大受欢迎。

优点

C++设计成静态类型、和C同样高效且可移植的多用途程序设计语言。

C++设计成直接的和广泛的支持多种程序设计风格（程序化程序设计、资料抽象化、面向对象程序设计、泛型程序设计）。

C++设计成给程序设计者更多的选择，即使可能导致程序设计者选择错误。

C++设计成尽可能与C兼容，籍此提供一个从C到C++的平滑过渡。

C++避免平台限定或没有普遍用途的特性。

C++不使用会带来额外开销的特性。

C++设计成无需复杂的程序设计环境。

出于保证语言的简洁和运行高效等方面的考虑，C++的很多特性都是以库（如STL）或其他的形式提供的，而没有直接添加到语言本身里。　

C++在一定程度上可以和C语言很好的结合，甚至目前大多数C语言程序是在C++的集成开发环境中完成的。C++相对众多的面向对象的语言，具有相当高的性能。

C++引入了面向对象的概念，使得开发人机交互类型的应用程序更为简单、快捷。很多优秀的程序框架包括MFC、QT、wxWidgets就是使用的C++。

代码性能

人们一般认为，使用Java或C#的开发成本比C++低。但是，如果充分分析C++和这些语言的差别，会发现这句话的成立是有条件的。这个条件就是：软件规模和复杂度都比较小。如果不超过3万行有效代码（不包括生成器产生的代码），这句话基本上还能成立。否则，随着代码量和复杂度的增加，C++的优势将会越来越明显。造成这种差别的就是C++的软件工程性。

缺点

C++由于语言本身过度复杂，这甚至使人类难于理解其语义。更为糟糕的是C++的编译系统受到C++的复杂性的影响，非常难于编写，即使能够使用的编译器也存在了大量的问题，这些问题大多难于被发现。

由于本身的复杂性，复杂的C++程序的正确性相当难于保证。也有人提出不支持多线程的原语等缺陷。不过有如此多的知名人士提出了如此多的缺陷，正说明C++被广泛使用和成功。

c++语言由于过度的复杂性，以及与unix的文化相抵触，在unix/linux领域受到很多著名人士（比如Linux之父linus torvalds与著名黑客Eric S. Raymond）的强烈批评与抵制。

 

 

C++在基础架构方面有无与伦比的优势。换句话说，在性能，可靠性，资源，复杂性方面都有严格的要求。例如，你不会用 javascript 写 javascript 引擎，你也不会用 C++ 去写简单的 web 应用。你会用 C++ 构造谷歌，亚马逊，Facebook 的基础，但不是顶层。C++在服务器市场和移动设备上有很强的优势。

java：

 Java 编程语言的风格十分接近C、C++语言。Java是一个纯粹的面向对象的程序设计语言，它继承了 C++语言面向对象技术的核心。Java舍弃了C ++语言中容易引起错误的指针（以引用取代）、运算符重载（operator overloading）、多重继承（以接口取代）等特性，增加了垃圾回收器功能用于回收不再被引用的对象所占据的内存空间，使得程序员不用再为内存管理而担忧。在 Java 1.5 版本中，Java 又引入了泛型编程（Generic Programming）、类型安全的枚举、不定长参数和自动装/拆箱等语言特性。

　　Java 不同于一般的编译执行计算机语言和解释执行计算机语言。它首先将源代码编译成二进制字节码（bytecode），然后依赖各种不同平台上的虚拟机来解释执行字节码。从而实现了“一次编译、到处执行”的跨平台特性。不过，每次的执行编译后的字节码需要消耗一定的时间，这同时也在一定程度上降低了 Java 程序的运行效率。

主要特性

　　Java语言是简单的。Java语言的语法与C语言和C++语言很接近，使得大多数程序员很容易学习和使用Java。另一方面，Java丢弃了C++中很少使用的、很难理解的、令人迷惑的那些特性，如操作符重载、多继承、自动的强制类型转换。特别地，Java语言不使用指针，并提供了自动的废料收集，使得程序员不必为内存管理而担忧。

　　Java语言是面向对象的。Java语言提供类、接口和继承等原语，为了简单起见，只支持类之间的单继承，但支持接口之间的多继承，并支持类与接口之间的实现机制（关键字为implements）。Java语言全面支持动态绑定，而C++语言只对虚函数使用动态绑定。总之，Java语言是一个纯的面向对象程序设计语言。

　　Java语言是分布式的。Java语言支持Internet应用的开发，在基本的Java应用编程接口中有一个网络应用编程接口（java net），它提供了用于网络应用编程的类库，包括URL、URLConnection、Socket、ServerSocket等。Java的RMI（远程方法激活）机制也是开发分布式应用的重要手段。

　　Java语言是健壮的。Java的强类型机制、异常处理、废料的自动收集等是Java程序健壮性的重要保证。对指针的丢弃是Java的明智选择。Java的安全检查机制使得Java更具健壮性。

　　Java语言是安全的。Java通常被用在网络环境中，为此，Java提供了一个安全机制以防恶意代码的攻击。除了Java语言具有的许多安全特性以外，Java对通过网络下载的类具有一个安全防范机制（类ClassLoader），如分配不同的名字空间以防替代本地的同名类、字节代码检查，并提供安全管理机制（类SecurityManager）让Java应用设置安全哨兵。

　　Java语言是体系结构中立的。Java程序（后缀为java的文件）在Java平台上被编译为体系结构中立的字节码格式（后缀为class的文件），然后可以在实现这个Java平台的任何系统中运行。这种途径适合于异构的网络环境和软件的分发。

　　Java语言是可移植的。这种可移植性来源于体系结构中立性，另外，Java还严格规定了各个基本数据类型的长度。Java系统本身也具有很强的可移植性，Java编译器是用Java实现的，Java的运行环境是用ANSI C实现的。

　　Java语言是解释型的。如前所述，Java程序在Java平台上被编译为字节码格式，然后可以在实现这个Java平台的任何系统中运行。在运行时，Java平台中的Java解释器对这些字节码进行解释执行，执行过程中需要的类在联接阶段被载入到运行环境中。

　　Java是高性能的。与那些解释型的高级脚本语言相比，Java的确是高性能的。事实上，Java的运行速度随着JIT(Just-In-Time）编译器技术的发展越来越接近于C++。

　　Java语言是多线程的。在Java语言中，线程是一种特殊的对象，它必须由Thread类或其子（孙）类来创建。通常有两种方法来创建线程：其一，使用型构为Thread(Runnable) 的构造子将一个实现了Runnable接口的对象包装成一个线程，其二，从Thread类派生出子类并重写run方法，使用该子类创建的对象即为线程。值得注意的是Thread类已经实现了Runnable接口，因此，任何一个线程均有它的run方法，而run方法中包含了线程所要运行的代码。线程的活动由一组方法来控制。Java语言支持多个线程的同时执行，并提供多线程之间的同步机制（关键字为synchronized）。

　　Java语言是动态的。Java语言的设计目标之一是适应于动态变化的环境。Java程序需要的类能够动态地被载入到运行环境，也可以通过网络来载入所需要的类。这也有利于软件的升级。另外，Java中的类有一个运行时刻的表示，能进行运行时刻的类型检查。

　　Java语言的优良特性使得Java应用具有无比的健壮性和可靠性，这也减少了应用系统的维护费用。Java对对象技术的全面支持和Java平台内嵌的API能缩短应用系统的开发时间并降低成本。Java的编译一次，到处可运行的特性使得它能够提供一个随处可用的开放结构和在多平台之间传递信息的低成本方式。特别是Java企业应用编程接口（Java Enterprise APIs）为企业计算及电子商务应用系统提供了有关技术和丰富的类库。

java优势

是适合团队开发，软件工程可以相对做到规范，这是一个很难比拟的优势。

java劣势

是j2ee的架构很完美，第一版软件可以做满意，但是很不适合互联网模式的持续不断修改。互联网软件工程管理上的不足，持续的修修补补导致架构的破坏。系统更新需要重启web服务，很难接受。

联系：

C++是由C发展而来的,与C兼容｡用C语言写的程序基本上可以不加修改地用于C++｡从C++的名字可以看出它是C的超越和集中｡C++既可用于面向过程的结构化程序设计,又可用于面向对象的程序设计,是一种功能强大的混合型的程序设计语言｡

C++对C的“增强”,表现在两个方面：

(1) 在原来面向过程的机制基础上,对C语言的功能做了不少扩充｡

(2) 增加了面向对象的机制｡

　　面向对象程序设计,是针对开发较大规模的程序而提出来的,目的是提高软件开发的效率｡不要把面向对象和面向过程对立起来,面向对象和面向过程不是矛盾的,而是各有用途､互为补充的｡

       熟悉C语言和C++语言的读者一定想搞清楚这个问题，实际上，Java确实是从C语言和C++语言继承了许多成份，甚至可以将Java看成是类C语言发展和衍生的产物。比如Java语言的变量声明，操作符形式，参数传递，流程控制等方面和C语言，C++语言完全相同.尽管如此，Java和C语言，C++语言又有许多差别，主要表现在如下几个方面：　　(1) Java中对内存的分配是动态的。它采用运算符new为每个对象分配内存空间。而且，实际内存还会随程序运行情况而改变。程序运行中 Java系统自动对内存进行扫描，对长期不用的空间作为”垃圾”进行收集，使得系统资源得到更充分地利用。按照这种机制，程序员不必关注内存管理问题，这使Java程序的编写变得简单明了，并且避免了由于内存管理方面的差错而导致系统出问题。而C语言通过malloc()和free()这两个库函数来分别实现分配内存和释放内存空间的，C++语言中则通过运算符operator new和operator delete来分配和释放内存。在C和C++中，程序员必须非常仔细地处理内存的使用问题。一方面，如果对己释放的内存再作释放或者对未曾分配的内存作释放，都会造成不可预料的后果；而另一方面，如果对长期不用的或不再使用的内存不释放，则会浪费系统资源，甚至因此造成资源枯竭。

(2) Java不在所有类之外定义全局变量，而是在某个类中定义一种公用静态的变量来完成全局变量的功能。

(3) Java不用goto语句，而是用try-catch-finally异常处理语句来代替goto语句处理出错的功能。Java中有goto保留字，但它没有任何效果，换句话说，我们不能使用goto来进行跳转到某行。实际上，结构化程序设计完全不需要goto语句即可完成各种流程，而goto语句的使用往往会使程序的可读性降低，所以Java不允许goto跳转，Java中的标签是为循环设计的是为了在多重循环中方便的使用break和coutinue而设计的。

(4) Java不支持头文件，而C和C++语言中都用头文件来声明类、变量、函数等，这种采用头文件的结构使得系统的运行维护相当繁杂。

(5) Java不支持宏定义，而是使用关键字final来定义常量，在C/C++中可以用宏定义来实现常量定义，这可能有害于程序的可维护性。

(6) Java对每种数据类型都分配固定长度。比如，在Java中，int类型总是32位的，而在C和C++中，对于不同的平台，同一个数据类型分配不同的字节数，同样是int类型，在PC机中为二字节即16位，而在VAX-11中，则为32位.这使得C语言造成不可移植性，而Java则具有跨平台性（平台无关性）。

(7) 类型转换不同。在C和C++中，可通过指针进行几乎任意的类型转换，常常带来不安全性。而在Java中，运行时系统对对象的处理要进行类型相容性检查，及早发现转换错误。

(8) 没有结构和联合。在C和C++中，结构和联合的所有成员均为公有，可能造成安全性问题。而Java中根本就不包含结构和联合，所有的内容都封装在类里面。

(9) Java不再使用指针。指针是C和C++中最灵活，也最容易产生错误的数据类型。由指针所进行的内存地址操作常会造成不可预知的错误，同时通过指针对某个内存地址进行显式类型转换后，可以访问一个C++中的私有成员，从而破坏安全性。而Java对指针进行完全地控制，程序员不能直接进行任何指针操作。

(10）避免运行时平台依赖。Java语言实现的库可以在其它平台的Java应用程序中使用，而不像通常的C、C++等实现一样，目标代码依赖于特定的硬件体系结构乃至操作系统等环境。