Современный C++ и альтернативы на C

Объектно-ориентированное программирование (ООП)

C++ напрямую поддерживает классы и виртуальные функции; C выражает похожие связи структурами и указателями на функции.

Что такое объектно-ориентированное программирование в C++?

ООП строит программу вокруг объектов с состоянием, инвариантами и поведением. C++ предоставляет классы, контроль доступа, наследование и виртуальную диспетчеризацию; C реализует их явно.

Четыре основных принципа ООП

Инкапсуляция защищает инварианты, управляя внутренним состоянием.
Абстракция предоставляет небольшой открытый интерфейс.
Наследование специализирует корректный контракт базового класса.
Полиморфизм выбирает поведение конкретного объекта виртуальным вызовом.

Представление в C и C++

C объединяет структуры и указатели на функции; соглашения и API поддерживают инварианты и владение.

C++

C++ использует закрытое состояние, наследование и override с проверкой компилятором.

Совет: Добавляйте виртуальный деструктор, избегайте владеющих сырых указателей и предпочитайте композицию.

Примеры кода на C и C++

Запустить →

main.c

#include <stdio.h>

typedef struct Account Account;
typedef void (*MonthEnd)(Account *account);

struct Account {
    const char *owner;
    double balance;
    double interest_rate;
    MonthEnd month_end;
};

void standard_month_end(Account *account) {
    (void)account;
}

void savings_month_end(Account *account) {
    account->balance *= 1.0 + account->interest_rate;
}

void print_account(Account *account) {
    account->month_end(account);
    printf("%s: %.2f\n", account->owner, account->balance);
}

int main(void) {
    Account accounts[] = {
        {"Ada", 150.0, 0.0, standard_month_end},
        {"Lin", 200.0, 0.05, savings_month_end}
    };

    for (int i = 0; i < 2; ++i) {
        print_account(&accounts[i]);
    }
    return 0;
}

Ожидаемый результат

Ada: 150.00
Lin: 210.00

C++

Запустить →

main.cpp

#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <string>
#include <utility>
#include <vector>

class Account {
    std::string owner_;
    double balance_;

protected:
    void add_balance(double amount) { balance_ += amount; }

public:
    Account(std::string owner, double balance)
        : owner_(std::move(owner)), balance_(balance) {}

    virtual ~Account() = default;
    virtual void month_end() {}

    const std::string& owner() const { return owner_; }
    double balance() const { return balance_; }
};

class SavingsAccount final : public Account {
    double interest_rate_;

public:
    SavingsAccount(std::string owner, double balance, double rate)
        : Account(std::move(owner), balance), interest_rate_(rate) {}

    void month_end() override {
        add_balance(balance() * interest_rate_);
    }
};

int main() {
    Account standard("Ada", 150.0);
    SavingsAccount savings("Lin", 200.0, 0.05);
    std::vector<Account *> accounts{&standard, &savings};

    std::cout << std::fixed << std::setprecision(2);
    for (Account *account : accounts) {
        account->month_end();
        std::cout << account->owner() << ": "
                  << account->balance() << '\n';
    }
}

Ожидаемый результат

Ada: 150.00
Lin: 210.00

Сравнение C и C++

В C структура хранит состояние и указатель на функцию. В C++ баланс закрыт, общий интерфейс наследуется, а виртуальный метод переопределяется. Клиенту не нужно проверять конкретный тип.

C использует префиксы, callbacks, макросы и context-структуры.

C++

Язык предоставляет scoped и type-safe абстракции.

Практические задания

Запустите обе версии и изменяйте их, сравнивая гарантии языков.

Сначала напишите механизм на C.
Замените ручную очистку на RAII.
Измерьте allocation и virtual dispatch.