C# 與 C++：核心是什麼？

在快節奏和不斷發展的軟件工程世界中，不同的編程語言正在爭奪在行業中的一席之地。 然而，不同的語言使用不同的範式，並且往往有很長的優缺點列表，這使得它們之間的直接比較具有挑戰性和不確定性。

但是，有些語言具有相似的語法和重點，因此將它們並排比較是有意義的。 在本文中，我們研究了 C++ 和 C# 之間的區別，並比較了這些多產的編程語言。

C# 和 C++ 簡史

在 1970 年代，丹麥計算機科學家 Bjarne Stroustrup 撰寫博士論文時，他想使用第一個面向對象的編程語言 Simula。 但事實證明 Simula 太慢了，所以 Stroustrup 決定使用 C，它曾經是——有些人會說仍然是——最快的編程語言。

在使用 Simula 之後，Stroustrup 開始開發一種基於 C 的面向對象語言，到 1985 年，C++ 向公眾開放。

他決定讓 C++“盡可能接近 C，但不是更接近”，這意味著採用不會成為障礙。 由於所有 C 庫都可以自動使用，因此許多頂級 C 開發人員能夠通過在現有知識的基礎上轉換到 C++。

不幸的是，與 C 與生俱來的相似性也是 C++ 的弱點之一，因為這兩種語言都需要陡峭的學習曲線並且難以掌握，這使得編碼對於沒有經驗的開發人員來說是一個挑戰。

這是 Sun Microsystems 在 90 年代中期決定創建 Java 的關鍵原因之一。 Java 的語法類似於 C++，但它簡化了語言結構並減少了意外錯誤的可能性。 由 James Gosling 領導的 Java 團隊主要通過放棄與 C 的向後兼容性來實現這一點。

2002 年，微軟發布了 C# 作為 Java 的直接競爭對手。 作為一種替代語言，C# 與 Java 共享一些語法，但具有更多功能。 自發布以來，C# 和 C++ 都得到了顯著改進。

帶有警告的面向對象編程語言

當 C++ 出現時，大多數編程語言都是面向過程的。

在過程式編程語言中，程序被組織成更小的​​單元，稱為過程。 每個過程對應於稍後在更大單元中使用（調用）的一些常見操作。

在面向對象的語言中，過程圍繞執行它們的對象進行分組。 對像是保持某種狀態的邏輯單元。

C# 是一種完全面向對象的語言，而 C++ 是一種可以混合過程代碼和麵向對象代碼的語言。

C# 和 C++ 之間的相似之處

兩種語言都是面向對象的並且基於 C。此外，C# 基於 C++，這使得它們非常相似。 那些對任何一種語言都不流利的人很容易通過瀏覽代碼將一種語言誤認為另一種語言。

這兩種語言都具有面向對象語言中常見的特徵，包括：

• 封裝。 代碼按邏輯組組織，稱為類。
• 數據隱藏。 部分數據和代碼是私有的，這意味著它們只能從類中訪問。
• 遺產。 共享類功能可以組織在派生類繼承的公共類中，從而避免代碼重複。
• 多態性。 代碼能夠影響基類的對象，但對於不同的派生類表現不同。

C# 和 C++ 之間的差異

C++ 的一些強大功能難以理解並且可能導致編程錯誤。 這些特性在 Java 中被有意省略，隨後在 C# 中被省略：

• 多重繼承。 派生類繼承多個基類。 C# 引入了沒有實現的基類，而不是這個特性。 此類類在 C# 中稱為接口。
• 指針。 雖然可以在 C# 中使用指針，但必須將使用指針的代碼標記為“不安全”。 這種做法是非常不鼓勵的，而是使用參考。
• 精度損失。 C# 不允許隱式類型轉換導致精度損失。 如果精度即將丟失，則需要顯式轉換。

內存管理

也許 C# 和 C++ 之間最重要的區別是內存管理。

在 C 中，動態內存（即，內存分配事先不知道）使用malloc函數分配並使用free釋放。 程序員應該手動管理內存。 因此，內存洩漏是 C 代碼中的常見錯誤。

C++ 中的內存管理得到了改進，因為內存是半自動管理的。 可以使用稱為“智能指針”的對象，因此程序員不必手動釋放內存。 但是，在某些邊緣情況（循環引用）中，智能指針不足以防止內存洩漏。

C# 使用垃圾收集器 (GC)，它會自動釋放不再使用的內存。 雖然這看起來很理想，但有時 GC 使釋放一個擁有除內存以外的系統資源（例如，文件句柄或 TCP 連接）的對像變得具有挑戰性。 在這種情況下，可能會發生一種被稱為“資源洩漏”的現象，程序員必須手動釋放持有資源的對象。 在這些罕見的情況下，C# 中的釋放變得比 C++ 中的更複雜，因為 C# 中對象的銷毀不是確定性的。

編譯：二進製文件與字節碼

C++ 立即編譯成機器二進制代碼。 C# 被編譯成字節碼，然後由 .NET 編譯成機器二進制代碼。 （以前的“.NET Core”，.NET 是微軟對原始 .NET 框架的現代跨平台替代品。）

儘管 C++ 在這些不同的編譯方法中具有性能優勢，但 C# 具有稱為“反射”的強大功能，它可以使用在運行時收集的信息進行對象實例化和方法調用。 例如，可以通過名稱調用方法，儘管該方法在編譯期間不可用。 根據定義，C++ 不能有反射，因為它是立即編譯的。 C++ 具有運行時類型信息 (RTTI)。 這是一個不太強大的功能，因為它僅用於具有虛函數的類型。

C++ 還具有在編譯時根據變量類型生成的代碼形式的模板。 C# 沒有模板，而是有泛型。 泛型不是在編譯時解析，而是在運行時解析。 因此，模板比泛型更快。 另一方面，泛型不需要為每個新變量類型增加額外的內存。

功能比較

C# 與 C++：哪種語言更好？

在速度和內存效率方面，C++ 無疑是贏家。 但是，如果一個好的 C# 庫很容易獲得，但沒有這樣的庫可用於 C++，那麼 C# 最終可能會產生一個更快的解決方案，而 C++ 的實現可能會變得更慢。

在 C# 中開發通常更快。 如果應用程序不執行時間要求嚴格的任務，那麼選擇更容易且不易出錯的語言是有意義的。

傳統上，C++ 是非 Windows 環境的正確選擇，但是一旦微軟開始鼓勵 .NET 的開源實現，情況就發生了變化。 相同的 C# 字節碼幾乎可以在任何平台上運行，這使其成為簡化可移植性的首選語言。

由於反射，在編寫必須支持遠程函數調用或需要使用運行時可用信息生成代碼的類似功能的庫時，C# 是更合理的選擇。

儘管這兩種語言都支持模塊化設計，但在 C++ 中更難維護，C++ 使用 C 設計的標頭來實現該功能——這種方法現在已被更現代的方法所超越。 這通常會導致 C++ 編譯時間明顯長於 C# 到字節碼的編譯時間。

C++ 是一種更複雜的語言，因此 C++ 程序員可以更容易地轉向 C#，而不是相反。 但是，如果您的團隊同時包含 C++ 和 C# 開發人員，則可以混合使用這兩種語言。

選擇正確的語言

如果您需要高性能，幾乎所有情況下的答案都是 C++。 “高性能”是指代碼。 如果您將現成的庫用於時間緊迫的工作，則代碼的性能可能不是決定性因素。

如果性能不重要，則需要考慮開發時間。 如果您可以從頭開始，使用 C# 開發項目可能是更好的選擇。

如果您有一些開發時間，但性能並不重要，則選擇取決於可用開發人員的技能。 請記住，您的開發人員的流利程度可能會嚴重影響未來的代碼維護。 只要有可能，請考慮您的團隊喜歡的語言。