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前言

　　因?yàn)槟承C(jī)緣巧合，引起了我對C++的重視。一時(shí)興起，決定將兩年前用Unity寫的Snake進(jìn)行移植。經(jīng)過兩周的抽空，總算是完成了。項(xiàng)目采用現(xiàn)代C++標(biāo)準(zhǔn)編寫，采用CMake構(gòu)建，圖形庫為SDL。由于本次的重點(diǎn)不在于圖形這塊，所以沒有使用原版的素材，采用矩形代替。

　　在工程實(shí)現(xiàn)上除了基本的業(yè)務(wù)外，還實(shí)現(xiàn)了C#的event以及的Unity的GameObject與Component。

　　本文將從C#開發(fā)者的角度出發(fā)比較C++的不同點(diǎn)，最后總結(jié)其思想。由于本人在此之前從未有C++的工程經(jīng)驗(yàn)，對于許多特性在此之前也是一知半解，對于一些事物的理解若有誤還請指教。

低成本封裝

首先最引我矚目的便是C++的參數(shù)傳遞，形如這般的函數(shù)：

void Init(const string& title, int width, int height);

　　由于C++的引用參數(shù)string&性質(zhì)，將值傳入時(shí)不會(huì)發(fā)生拷貝，而是等于直接使用原變量。可以有效降低封裝抽象的成本，加上const字段是為使得形如"123"這樣的常量區(qū)對象也能傳入。

　　當(dāng)然這在C#也并不是沒有，ref便是如此。但這在C#并不會(huì)下意識(shí)去用，畢竟在C++若是不用指針或引用作為參數(shù)的話可是會(huì)直接拷貝新對象的，而在C#直接使用也不會(huì)造成很大的負(fù)擔(dān)（值類型直接拷貝，引用類型用指針）。

　　其次便是C++的內(nèi)聯(lián)函數(shù)了，作為函數(shù)宏的替代品之一。可以在編譯時(shí)將函數(shù)展開為具體的內(nèi)容，節(jié)省了一次函數(shù)調(diào)用的消耗。但內(nèi)聯(lián)函數(shù)需寫在頭文件中，若是關(guān)聯(lián)項(xiàng)多，修改后便會(huì)增加編譯時(shí)長。且展開量過大也會(huì)增大代碼量，增加編譯時(shí)長。但不失為一個(gè)降低封裝成本的手段。

明確的內(nèi)存

其次與C#最大的不同便是對象的創(chuàng)建了，C++有著以下兩種形式：

A a = A(); A* a = new A();

了解C++的自然曉得，前者在當(dāng)前內(nèi)存域下申請，后者在堆申請。而在C#則隱去了這個(gè)細(xì)節(jié)，而是設(shè)立固定的規(guī)則：

• 引用對象使用指針，原則上在堆申請，若對象的生命周期存在于申請的函數(shù)里，則在棧申請——是為逃逸分析。
• 值對象在當(dāng)前內(nèi)存域下申請，且由于不是指針，變量傳遞會(huì)產(chǎn)生拷貝。除非使用ref、in、out等參數(shù)關(guān)鍵字。

　　而C++的內(nèi)存申請機(jī)制則帶來了明確感，如在函數(shù)里申請生命周期只存在函數(shù)里的對象，需要明確的使用A a = A();方式。且在構(gòu)建類的時(shí)候，對于那些不使用A* a = new A();創(chuàng)建方式的成員變量，其內(nèi)存占用是明確的，在類對象申請內(nèi)存的時(shí)候會(huì)一并申請，即這些成員變量在內(nèi)存布局上可能是連續(xù)的。從這點(diǎn)來說可比C#要牛逼多了。

相似的容器

　　在容器方面，C++與C#大體看起來是相似的，當(dāng)然在API的爽度而言還是C#更勝一籌（C++17拉近了不少）。但實(shí)際上還是存在一些細(xì)節(jié)上的不同，就比如我們常用的Key-Value容器：C++的std::map與C#的Dictionary在實(shí)現(xiàn)乃至功能上就不一樣。實(shí)際上std::map對應(yīng)C#的應(yīng)該是SortedDictionary：它們都是基于紅黑樹實(shí)現(xiàn)，都是有序存儲(chǔ)的表。而Dictionary則是基于哈希實(shí)現(xiàn)的，即我們俗稱的哈希表，與之對應(yīng)的是std::unordered_map。

　　通過命名能看出兩種語言在這方面的傾向性：紅黑樹占用的內(nèi)存更小，但查找和刪除的時(shí)間復(fù)雜度都是O(logn)，而哈希查找和刪除的時(shí)間復(fù)雜度都是O(1)。實(shí)際使用的時(shí)候感覺還是得權(quán)衡利弊，不能貪圖方便就一直用一套。std::set與HashSet這邊也是類似的對應(yīng)，以此類推。

　　在序列容器方面的對應(yīng)倒是工整：std::vector對應(yīng)List，都是不斷擴(kuò)容的數(shù)組容器。鏈表方面則是std::list對應(yīng)LinkedList。但std::array卻無對應(yīng)了，硬要說的話就是與C#的原生數(shù)組對應(yīng)，畢竟這個(gè)容器出現(xiàn)的意義就是彌補(bǔ)與C語言兼容的原生數(shù)組。

　　順帶一提，在使用std::vector時(shí)由于會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)容復(fù)制的問題，需要考慮好成員對象的拷貝方案，乃至于內(nèi)存泄漏的問題。

智能的指針

　　內(nèi)存管理是所有編程語言都無法繞開的點(diǎn)，絕大多數(shù)編程語言對于堆內(nèi)存的管理都是采用垃圾回收的方式。而在C++的鴻蒙時(shí)代則與C語言一樣，需要手動(dòng)管理指向堆內(nèi)存的指針。盡管也有std::auto_ptr這樣的東西，但在功能上還不夠全面。而手動(dòng)管理內(nèi)存將難以解決對象在多處被引用時(shí)將如何安全銷毀的問題，為了實(shí)現(xiàn)這種機(jī)制也得做出不少妥協(xié)。

　　所幸隨著時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)代C++迎來了智能指針，它基于引用計(jì)數(shù)的規(guī)則，將裸指針包裝起來，當(dāng)符合銷毀條件后便可自動(dòng)回收。智能指針有著幾種具體的類實(shí)現(xiàn)，而其中最常用的是std::share_ptr，當(dāng)它持有指針時(shí)將增加計(jì)數(shù)，反之同理將減少計(jì)數(shù)，最終歸0銷毀。但其較之垃圾回收有個(gè)致命的缺陷：相互引用時(shí)將一直保持計(jì)數(shù)，無法銷毀。為此C++引入了std::weak_ptr：它不會(huì)增加計(jì)數(shù)，在計(jì)數(shù)歸0時(shí)持有指針也隨之銷毀。如此對于相互引用的情況下，分清主次，合理分配share_ptr與weak_ptr即可解決無法銷毀的問題。

　　智能指針在使用上總有一種外掛的感覺，需要成體系的去使用。不如內(nèi)置的垃圾回收式語言來的方便，且寫起來還是有一定的心智負(fù)擔(dān)（相互引用），不過在性能而言較之垃圾回收更為優(yōu)越（回收對象與時(shí)機(jī)都很明確，且是被動(dòng)進(jìn)行的）。

模板與泛型

C++的模板與C#的泛型表面上用起來很是相似，實(shí)則有所不同。以下對比兩者的差異：

template<class T, int x> // C++支持模板參數(shù)，可填寫整型或指針 GenericList<T> where T : Employee // C#使用System.Object不支持的方法時(shí)，需進(jìn)行類型約束指定基類 // 這么騷的操作見過么？ void f(int x);template <class ... Args> void Do(Args... args) {f(args ...); };

　　從實(shí)際使用體驗(yàn)與兩者的命名可以看出，「模板」的本質(zhì)是參數(shù)化代碼生成，而「泛型」則是類型參數(shù)化。即泛型只是模板功能的一部分而已。模板能實(shí)現(xiàn)的其他功能，在C#則以其他方式代替了（如變長參數(shù)params）。

后記

　　從以上種種便能看出C++與C#在設(shè)計(jì)哲學(xué)上的不同，C#通過約束開發(fā)者行為從而達(dá)到更穩(wěn)定健壯的結(jié)果，哪怕會(huì)失去一定的性能與靈活性，而C++則更依賴開發(fā)者自身的素質(zhì)（如C++支持多重繼承而C#僅僅支持單類+多接口繼承）。

　　從個(gè)人的使用體驗(yàn)來看，現(xiàn)代C++并非不能作為業(yè)務(wù)開發(fā)語言。只是對開發(fā)者的素質(zhì)要求較之一般語言更高，從招聘成本與項(xiàng)目穩(wěn)定性而言是個(gè)問題。如此來看，除非有必要的性能敏感且需要一定封裝的核心層（如游戲引擎），否則用C + 腳本語言或者C#/Java這類可上可下的語言是個(gè)更好的選擇。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的c# out原理 ref_移植贪吃蛇——从C#到C++的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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