C++ 基础

贡献者： addis

　　 Matlab 和 Python 等动态语言虽然用起来方便，但缺点是运行较慢，对于一些计算量大的项目不适合．目前在高性能计算中广泛使用的只有两种语言即 C++ 和 Fortran．虽然 Fortran 普遍被认为是一个过时的语言，但在计算物理中，许多人仍然在使用，一是因为以前遗留下的 Fortran 代码比较多，二是一些年纪较大的学者只会 Fortran．

　　 一本在数值算法中很有名的书是 Numerical Recipes，这本书第三版以前都使用 Fortran 或 C，而第三版却只有 C++，这也是本书选择介绍 C++ 而不是 Fortran 的原因之一．本书将从 Numerical Recipes 中借鉴许多代码上的风格和算法．

　　 C++ 的特征实在多不胜数，事实上无论是什么语言，做计算物理的研究者大多会倾向于只选择一些最基础的语法来使用． 我们在这里列出本书使用的 C++ 特性．

1. 基础语法

• 基本类型（bool, char, int, long, long long, float, double，long double）
• 基本算符（=, +, -, *, /, %, ++, --, +=, -=, *=, /=, ?:) 以及优先级
• 算符 % 的定义使 (m / n) * n + m % n == m 成立．
• 比特算符（&, |, ^, ~, <<，>>）
• 格式输出（printf）
• scope（scope 内的名字在 scope 外没有定义，scope 内可以定义与 scope 外相同的名字并覆盖，类的 destructor 会在 scope 结束时自动调用）
• 判断（if, else if, else）
• 循环（for, while，do while）
• 函数（函数名重载，变量默认值，算符函数，inline 函数，static 变量）
• const
• 指针，reference，pass by reference/value
• 引用
• 头文件机制（相当于原地插入头文件中的代码）
• 多文件编译
• one definition rule（ODR)
• 栈（stack）和堆（heap）
• typedef
• 数组
• 动态内存管理 new, delete．
• 异常处理 throw, try, catch

2. 标准库

• cmath
• complex
• vector
• string, string32
• iostream（cin，cout，<< 算符，>> 算符）
• fstream

3. 较高级的功能

• 类（constructor, destructor, public, private，数据成员，函数成员，operator+, -, *, /, (), []）
• 宏（#include, #define, #if, #ifdef, #ifndef, #else, #endif）
• namespace
• constexpr
• 类的继承

4. 高级功能

• 类模板
• 函数模板