Java和C++的基本差異

前言 

　　Java群體每天都在擴(kuò)大，它既包括一些世界最大的ISV，也包括公司CIO、信息技術(shù)人員、系統(tǒng)分析人員、C/S開(kāi)發(fā)人員、編程人員、多媒體設(shè)計(jì)者、市場(chǎng)行銷(xiāo)人員、教育工作者、經(jīng)理、影視生產(chǎn)者甚至業(yè)余愛(ài)好者等廣泛的用戶。從傳統(tǒng)上看，這樣一些人在一起有效地工作是不多見(jiàn)的。當(dāng)我們談到開(kāi)放系統(tǒng)時(shí)，我們往往是就已發(fā)表的API及規(guī)格，或者源碼的可得性，或者硬件、聯(lián)網(wǎng)及操作系統(tǒng)而言的，沒(méi)有一個(gè)人是從人的開(kāi)放意義上來(lái)談的。 Java完成了開(kāi)放系統(tǒng)的閉合鏈。它開(kāi)發(fā)了人力資源，而反過(guò)來(lái)又開(kāi)辟了共同工作的道路。 

 
　　一談到Java，人們馬上會(huì)想起一種類(lèi)似于C++的、適用于分布環(huán)境的面向?qū)ο?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/編程語(yǔ)言">編程語(yǔ)言，想到這種語(yǔ)言的簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、安全、與體系結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)、可移植、可解釋、高性能、多線程和動(dòng)態(tài)性等特征。這些都是Java作為一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的主要特征。 

 
　　Java是由Sun公司的一個(gè)技術(shù)小組研制出來(lái)的。在實(shí)現(xiàn)Java語(yǔ)言的過(guò)程中，Sun小組的技術(shù)人員很快就意識(shí)到:C++無(wú)法成為一種完全面向?qū)ο蟮摹⒕W(wǎng)絡(luò)化的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。C++是通過(guò)給原先的C語(yǔ)言增加面向?qū)ο蠊δ芏_(kāi)發(fā)出來(lái)的，因此,它存在著先天不足。這主要體現(xiàn)在C++種類(lèi)繁多，功能大量冗余，同時(shí)又沒(méi)有任何一種C++編譯器能夠支持它的全部功能。鑒于這種情況，Sun公司的技術(shù)人員決定不擴(kuò)充C++，而開(kāi)發(fā)一種全新的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言(Java的前身Oak)。但是，C++已經(jīng)成了大多數(shù)編程人員所熟練掌握的語(yǔ)言，Java的設(shè)計(jì)顯然不能無(wú)視這個(gè)現(xiàn)實(shí)。如果Java和C++之間的差別過(guò)大，那么程序員們?cè)趯W(xué)會(huì)這種語(yǔ)言的過(guò)程中無(wú)疑要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力。因此，Java保留了盡可能多的C++風(fēng)格。 

　　Java自誕生起，為網(wǎng)絡(luò)用戶創(chuàng)造了無(wú)數(shù)客戶端的小應(yīng)用程序，由于這類(lèi)應(yīng)用程序效果良好、數(shù)量巨大，以至于許多用戶想到Java編程語(yǔ)言時(shí)，會(huì)在腦海中出現(xiàn)一個(gè)不完全正確的印象-Java 是用來(lái)編寫(xiě)小的客戶端程序的。其實(shí)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，Java語(yǔ)言正在逐步改變自己執(zhí)行效率較低、無(wú)法擔(dān)任企業(yè)關(guān)鍵計(jì)算任務(wù)的形象，不斷向計(jì)算技術(shù)的核心地帶前進(jìn)。今天的Java技術(shù)正沿著網(wǎng)絡(luò)滲入各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。 

　　企業(yè)計(jì)算：企業(yè)計(jì)算是Java最重要的技術(shù)主題。Sun公司已經(jīng)公布了企業(yè) JavaBean（EJB，Enterprise JavaBean）的規(guī)格，隨后眾多公司開(kāi)始開(kāi)發(fā)企業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的Java技術(shù)。IBM公司也已經(jīng)為Windows NT開(kāi)發(fā)了IBM HPCJ（High Performance Compiler for Java）12.0版，同時(shí)研制了IBM JDK（JavaDevelopment Kit）for Windows NT，Novell公司也在宣布了一個(gè)新的服務(wù)器端的企業(yè)Java平臺(tái)，而Sun公司也在積極地升級(jí)自己的JDK系統(tǒng)，這個(gè)形勢(shì)表明，Java正在穩(wěn)步走向企業(yè)高端計(jì)算。對(duì)于Java來(lái)說(shuō)，與其它編程語(yǔ)言爭(zhēng)奪企業(yè)計(jì)算主力編程工具的優(yōu)勢(shì)在于：其一，Java在進(jìn)行面向?qū)ο蟮木幊坦ぷ鲿r(shí)，比其它的編程語(yǔ)言如 C++更加簡(jiǎn)單，因此保證了編程的高效率，減少了編程投入；其二，Java虛擬機(jī)技術(shù)所提供的"一次編程，到處使用"的跨平臺(tái)能力非常適合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，這給 Java在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器端的發(fā)展提供了便利條件；其三，Java擁有強(qiáng)大的提供商和支持者隊(duì)伍，該隊(duì)伍包括IBM、Oracle、Novell、 Sybase和Netscape等公司。 

　　提速運(yùn)行：許多企業(yè)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員非常喜愛(ài)Java的語(yǔ)言特性，但是在開(kāi)發(fā)重要系統(tǒng)時(shí)，語(yǔ)言特性和執(zhí)行效率之間的抉擇往往令人傷透腦筋。在關(guān)鍵計(jì)算中，用戶可能并不在乎數(shù)據(jù)如何壓縮或者運(yùn)行的延遲關(guān)系如何設(shè)置，但是對(duì)程序的運(yùn)行速度卻非常重視，這使廠商將Java的編譯策略開(kāi)發(fā)放在了首位?，F(xiàn)在的Java語(yǔ)言，其執(zhí)行方式已經(jīng)不僅僅是解釋執(zhí)行方式了，即時(shí)編譯器（JITC、just-in-time compiler）技術(shù)和原型編譯技術(shù)已經(jīng)被許多廠家采用，包括Sun、IBM、Oracle以及Netscape等公司在內(nèi)的技術(shù)提供商正在利用這些技術(shù)逐步提高Java的執(zhí)行速度，其中IBM公司早已將Java虛擬機(jī)（JVM，JavaVirtual Machine）、操作系統(tǒng)和硬件的特性有機(jī)的結(jié)合在一起，非常有效地提高了Java的執(zhí)行效率。

　　嵌入計(jì)算：嵌入式Java是一個(gè)潛力巨大的應(yīng)用技術(shù)，該技術(shù)充分發(fā)揮了Java小巧靈活的特點(diǎn)。以HP公司為例，該公司以自己的方式制造編譯工具和Java虛擬機(jī)，其目的是將Java嵌入各種設(shè)備，如打印機(jī)、醫(yī)學(xué)監(jiān)視器和自動(dòng)提款機(jī)等。嵌入設(shè)備依靠一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)來(lái)處理某一個(gè)實(shí)時(shí)生效的事件，Java被嵌入這些設(shè)備后，通過(guò)實(shí)時(shí)擴(kuò)展（real -time extension）開(kāi)始發(fā)揮作用，使設(shè)備具備了一定的智能性，增強(qiáng)了嵌入設(shè)備的可管理性和可用性，大大提高了設(shè)備的工作效率。各廠商對(duì)這一潛力巨大的市場(chǎng)都非常重視，目前該市場(chǎng)缺乏的是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，如果存在標(biāo)準(zhǔn)的話，相信很快就會(huì)有大量使用嵌入Java技術(shù)的設(shè)備上市。 

　　微軟剛剛發(fā)行的 Windows XP放棄了對(duì)Java的支持，但Java能夠獨(dú)立運(yùn)行于很多操作平臺(tái)上，其中也包括Linux，并且在某些特性上要比在Windows上發(fā)揮得更好，我們完全有理由拋棄Windows而選擇使用Linux來(lái)做Java開(kāi)發(fā)。現(xiàn)在，你可以左手拿著Linux，右手拿著Java，然后對(duì)面帶微笑手里拿著 Windows XP的Bill Gates說(shuō)："讓你的XP去見(jiàn)鬼吧！" 

　　對(duì)于軟件開(kāi)發(fā)者來(lái)講，任何一種編程語(yǔ)言都不可能是完美的。如果希望更好地理解Java語(yǔ)言，最好的方法是把這種語(yǔ)言與其同類(lèi)型的語(yǔ)言相比較。既然Java類(lèi)似于C++，把它同C++進(jìn)行一番比較也是順理成章的事情, 哪一個(gè)好，哪一個(gè)不好，每個(gè)開(kāi)發(fā)人員都有各自的看法。我個(gè)人認(rèn)為Java開(kāi)發(fā)要比C++好一些。當(dāng)然每個(gè)人的看法和喜好是不同的。后面的文章將向大家介紹 Java和C++的不同和對(duì)其的改進(jìn)。孰強(qiáng)孰弱，大家自然就會(huì)明白了。 

　　我們知道，Java一開(kāi)始采用C++的語(yǔ)法格式，基本上是為了讓程序設(shè)計(jì)者可以很快地熟悉 Java的語(yǔ)法格式，縮短學(xué)習(xí)Java的時(shí)間，畢竟C和C++仍舊是最多人會(huì)的一種程序語(yǔ)言。但是如果我們仔細(xì)檢查Java程序語(yǔ)言的許多細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，我們可以發(fā)現(xiàn)Java去掉了不少C++的特點(diǎn)，并且加入一些新的特性。這些與C++的差異包括： 

　　1.不再有#define、#include等預(yù)處理程序(Preprocessor)的功能 

　　C++語(yǔ)言很重要的一個(gè)特點(diǎn)就是它的預(yù)處理程序。有些其他程序語(yǔ)言雖然也加入了#include的功能，但是還是欠缺處理宏(Macro)的能力。 #define的功能在Java中我們可以用定義常數(shù)(constant)的方式來(lái)取代，而#include在Java中是不需要的，因?yàn)樵贘ava中程序在執(zhí)行時(shí)，會(huì)把類(lèi)型數(shù)據(jù)記錄在對(duì)象實(shí)體之中，我們不需要靠一些標(biāo)頭文件(header file)來(lái)知道我們使用的對(duì)象或數(shù)值是屬于什么數(shù)據(jù)類(lèi)型。

 
　　如果你使用C++語(yǔ)言時(shí)，只使用預(yù)處理程序的#include和#define功能的話，那么你大概不會(huì)覺(jué)得Java這樣的設(shè)計(jì)對(duì)你產(chǎn)生什么樣的困擾，但是如果你是使用C++語(yǔ)言預(yù)處理程序中宏功能的高手，你可能會(huì)覺(jué)得很不方便，進(jìn)而懷疑Java如此設(shè)計(jì)的意義何在。

 
　　使用預(yù)處理程序雖然可以很方便地達(dá)到許多功能，但是站在軟件工程的角度上看，對(duì)整個(gè)軟件的維護(hù)其實(shí)是很不利的。由于C++語(yǔ)言中預(yù)處理程序的功能太過(guò)強(qiáng)大，厲害的程序設(shè)計(jì)高手常會(huì)自行開(kāi)發(fā)一套只有自己看的懂的宏語(yǔ)言，一旦整個(gè)軟件要交給其他人去維護(hù)，后繼者很難在短時(shí)間內(nèi)了解前一個(gè)人所寫(xiě)下的宏功能，增加軟件開(kāi)發(fā)時(shí)團(tuán)隊(duì)工作及日后維護(hù)的困難度。 

 
　　另外一點(diǎn)則是C++語(yǔ)言的編譯器所看到的程序代碼，其實(shí)和程序設(shè)計(jì)者看到的程序代碼是不同的。程序設(shè)計(jì)者看到的是尚未經(jīng)過(guò)預(yù)處理程序處理過(guò)的程序代碼，而編譯器看到的則是預(yù)處理程序處理過(guò)的程序代碼，一旦交給預(yù)處理程序處理的宏內(nèi)容有誤，編譯器產(chǎn)生的錯(cuò)誤信息將不會(huì)是程序設(shè)計(jì)師所預(yù)料的。而這一點(diǎn)自然也增加了程序在排錯(cuò)時(shí)的困難度。 

 
　　預(yù)處理程序的存在也造成了閱讀程序的不便。如果你想使用別人已經(jīng)完成的C++語(yǔ)言程序，那么通常你不但要閱讀他所寫(xiě)下的文件，還必須一并查閱上文件，才能了解其程序的全貌。如果換成是Java程序，只要查看java的程序文件就夠了。 

 
　　2.不再有structure、union及typedef 

　　事實(shí)上，早在C++中就可以去掉C語(yǔ)言中的structure和union等對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)的自定結(jié)構(gòu)類(lèi)型，因?yàn)轭?lèi)(Class)的定義方式可以完全做到這項(xiàng)功能。而typedef也是不必要的，一切都用類(lèi)就可以了。雖然C++這樣的設(shè)計(jì)是為了和C語(yǔ)言兼容，但是使用多余的語(yǔ)言特點(diǎn)不但不必要，而且容易造成對(duì)程序認(rèn)識(shí)的混淆。

 
　　3.不再有函數(shù) 

　　在Java程序語(yǔ)言中，去掉了程序向?qū)дZ(yǔ)言中最重要的單元--函數(shù) (Function)。如果我們以對(duì)象向?qū)У挠^念來(lái)看待函數(shù)，就可以了解函數(shù)在對(duì)象向?qū)У母拍钪?，是不必要的。在?duì)象向?qū)У某绦蛴^念里，對(duì)象的數(shù)據(jù)才是真正的主體，而處理對(duì)象數(shù)據(jù)的方法則必須依附在對(duì)象內(nèi)才有意義。因此，去掉函數(shù)并不表示不再有子程序等模組化程序的概念，相反地，是利用對(duì)象中的方法來(lái)取代函數(shù)，再一次強(qiáng)化對(duì)向?qū)У陌l(fā)展策。

 
　　4.不再有多重繼承(Multiplelnheritance) 

　　在C++中，多重繼承是一項(xiàng)很強(qiáng)的功能，但也是一般人難以掌控的部分。去掉多重繼承雖然降低了Java語(yǔ)言的功能，但是也大幅簡(jiǎn)化撰寫(xiě)程序時(shí)的困難度。雖然移除了多重繼承的功能，但是Java提供了interface的方式，可以達(dá)到部分多重繼承的功用。所謂的interface基本上定義了一個(gè)類(lèi)的對(duì)外溝通的方法原型，以及類(lèi)內(nèi)部的常 數(shù)，和多重繼承不同之處在于interface并不會(huì)定義類(lèi)方法的內(nèi)容，以及類(lèi)中的變量數(shù)據(jù)。 

　　5.不再有Goto 

　　在程序語(yǔ)言的發(fā)展史上，Goto一直是毀譽(yù)參半的一項(xiàng)功能。在很多時(shí)候使用Goto可以大幅減少不必要的程序代碼，但是也由于Goto可以很自由地改變程序的流程，如果冒然地使用，更可能造成程序結(jié)構(gòu)混亂的情況。一般來(lái)說(shuō)，正確使用Goto的例子多出現(xiàn)在循環(huán)內(nèi)部，想要提早結(jié)束某一層循環(huán)。在C語(yǔ)言中，我們可以使用break 或contine來(lái)改變某一層循環(huán)的流程，但如果想要改變兩層以上的環(huán)執(zhí)行流程，不是使用Goto就是以多余的布爾(boolean)變量，配合上一串if-then-else的判斷來(lái)達(dá)成。 

　　Java一方面移除了Goto的功能，而另一方面同時(shí)擴(kuò)大了break和continue的功能，可以允許多層循環(huán)的break或continue。如此一來(lái)不但避免了濫用Goto的可能性，同時(shí)也保存下Goto的好