初學者編程入門:學習C++的難度

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困難度之一
    “C++ 是個難學易用的語言”,這句話相信很多人都心有戚戚。C++的學習難度,一在于語言本身太多的“幕”,另一個就在于 "paradigm shift" (思考模式的移轉(zhuǎn))。
    傳統(tǒng)語言如 C, Pascal, Basic, Fortran...,除了模樣看起來稍有不同,基本上都是函式 call 來 call 去,大同小異,很容易掌握。你想做的動作,在 code 中都看得一清二楚。你所看不到的,也不過就是編譯器為你的函式加上用以處理堆疊的一小段碼(prologue 和 epilogue),這一小段碼基本上做的是 housekeeping 工作,你沒看到也沒有關(guān)系,并不影響你對程式邏輯的思考。
    C++ 不一樣,C++ 有太多和程式邏輯息息相關(guān)的動作是編譯器為我們加上去的。換句話說 C++ 編譯器為我們“加碼”。如果不識清這一節(jié),學習C++ 有如霧里看花,霧非霧,花非花。
    編譯器為我們的 C++ 程式加了什么碼呢?很多!物件誕生時 ctor 會被喚起,物件死亡時 dtor 會被喚起,這都是加碼的結(jié)果。ctor 中設(shè)定vtpr 和 vtbl,這也是加碼的結(jié)果。new 單一物件時會產(chǎn)生 memory block cookie,new 物件陣列時會產(chǎn)生一個內(nèi)部結(jié)構(gòu)記錄著 object size 和 class ctor...,這也都是布幕后的工作??梢哉f,程式碼中看不到而卻必須完成的所有與程式邏輯有關(guān)的動作,統(tǒng)統(tǒng)都是 C++ 編譯器加碼后的結(jié)果。
    當“繼承”發(fā)生,整個情況變得稍微復(fù)雜起來。“多重繼承”又更復(fù)雜一些,“虛擬繼承”又再更復(fù)雜一些。
    這些布幕后的主題,統(tǒng)可歸類為所謂的 C++ object model(物件模型)。如果不知道這些底層機制,你就只能夠把 "make destructors virtual in base classes"或 "never treat arrays polymorphically"這類規(guī)則硬背下來,卻不明白它的道理。用一樣?xùn)|西,卻不明白它的道理,林語堂如是說:“不高明”。只知道 how,不知道 why。
    困難度之二
    C++ 的第二個學習難度在于 "paradigm shift"(思考模式的移轉(zhuǎn))。別說自己設(shè)計classes 了,光使用別人的classes,就都是一種思考模式和行為模式的移轉(zhuǎn)。MFC(或 OWL 或 VCL)programmer 必然能夠領(lǐng)略并體會其中的意思。
    使用所謂的 application framework(一種大型的、凝聚性強的、有著物件導(dǎo)向公共基礎(chǔ)建設(shè)的 class library),你的碼和 framework 之間究竟是怎樣的關(guān)系呢?framework 提供的一大堆可改寫的虛擬函式的意義與價值究竟在哪里呢?為什么 framework 所設(shè)計的種種美好性質(zhì)以及各式各樣的演算法竟然可以施行于我們自己設(shè)計的 class types 身上呢?framework 被設(shè)計時,也并不知道我們的存在。這正是物件導(dǎo)向中的多型(polymorphism)的威力。
    稍早所說的 C++ 物件模型,偏屬程式設(shè)計的低層面;這里所說的思考模式移轉(zhuǎn),則是程式設(shè)計的高層面。能夠把新思維模式的威力發(fā)揮得最淋漓盡致的,當推物件導(dǎo)向的 polymorphism(多型)和 generalization(泛型)。如果你沒有使用這兩項特性,等于入 C++ 寶山卻空手而歸。
    反覆磨煉,循環(huán)震蕩
    想像 C++ 是一把用來解決程式問題的刀,要它堅軔,要它鋒利,就必須經(jīng)過多次的回火,在高熱和驟冷之間——煉。
    初學 C++ 語法(syntax)之后,你應(yīng)該盡快嘗試體驗 polymorphism(大致而言也就是虛擬函式的運用)。等到對 OOP 的精神有了大局掌控的能力,但對 C++ 的許多小細節(jié)不甚清楚,就是回到C++ 物件模型 煉的時機。
    成長,是在高階(polymorphism)和低階(object model)之間反覆震蕩,才能夠震蕩到更高的位階,而不是平平庸庸于中階(C++ syntax)的一灘死水。