C++和Java对比

“作为一名C++程序员，我们早已掌握了面向对象程序设计的基本概念，而且Java的语法无疑是非常熟悉的。事实上，Java本来就是从C++衍生出来的。”

然而，C++和Java之间仍存在一些显著的差异。可以这样说，这些差异代表着技术的极大进步。一旦我们弄清楚了这些差异，就会理解为什么说Java是一种优秀的程序设计语言。本附录将引导大家认识用于区分Java和C++的一些重要特征。
(1) 最大的障碍在于速度：解释过的Java要比C的执行速度慢上约20倍。无论什么都不能阻止Java语言进行编译。写作本书的时候，刚刚出现了一些准实时编译器，它们能显著加快速度。当然，我们完全有理由认为会出现适用于更多流行平台的纯固有编译器，但假若没有那些编译器，由于速度的限制，必须有些问题是 Java不能解决的。
(2) 和C++一样，Java也提供了两种类型的注释。
(3) 所有东西都必须置入一个类。不存在全局函数或者全局数据。如果想获得与全局函数等价的功能，可考虑将static方法和static数据置入一个类里。注意没有象结构、枚举或者联合这一类的东西，一切只有“类”（Class）！
(4) 所有方法都是在类的主体定义的。所以用C++的眼光看，似乎所有函数都已嵌入，但实情并非如何（嵌入的问题在后面讲述）。
(5) 在Java中，类定义采取几乎和C++一样的形式。但没有标志结束的分号。没有class foo这种形式的类声明，只有类定义。

class aType()
void aMethod() {/* 方法主体 */}
}

(6) Java中没有作用域范围运算符“::”。Java利用点号做所有的事情，但可以不用考虑它，因为只能在一个类里定义元素。即使那些方法定义，也必须在一个类的内部，所以根本没有必要指定作用域的范围。我们注意到的一项差异是对static方法的调用：使用ClassName.methodName()。除此以外，package（包）的名字是用点号建立的，并能用import关键字实现C++的“#include”的一部分功能。例如下面这个语句：
import java.awt.*;
（#include并不直接映射成import，但在使用时有类似的感觉。）
(7) 与C++类似，Java含有一系列“主类型”（Primitive type），以实现更有效率的访问。在Java中，这些类型包括boolean，char，byte，short，int，long，float以及 double。所有主类型的大小都是固有的，且与具体的机器无关（考虑到移植的问题）。这肯定会对性能造成一定的影响，具体取决于不同的机器。对类型的检查和要求在Java里变得更苛刻。例如：
■条件表达式只能是boolean（布尔）类型，不可使用整数。
■必须使用象X+Y这样的一个表达式的结果；不能仅仅用“X+Y”来实现“副作用”。
(8) char（字符）类型使用国际通用的16位Unicode字符集，所以能自动表达大多数国家的字符。
(9) 静态引用的字串会自动转换成String对象。和C及C++不同，没有独立的静态字符数组字串可供使用。
(10) Java增添了三个右移位运算符“>>>”，具有与“逻辑”右移位运算符类似的功用，可在最末尾插入零值。“>>”则会在移位的同时插入符号位（即“算术”移位）。
(11) 尽管表面上类似，但与C++相比，Java数组采用的是一个颇为不同的结构，并具有独特的行为。有一个只读的length成员，通过它可知道数组有多大。而且一旦超过数组边界，运行期检查会自动丢弃一个异常。所有数组都是在内存“堆”里创建的，我们可将一个数组分配给另一个（只是简单地复制数组句柄）。数组标识符属于第一级对象，它的所有方法通常都适用于其他所有对象。
(12) 对于所有不属于主类型的对象，都只能通过new命令创建。和C++不同，Java没有相应的命令可以“在堆栈上”创建不属于主类型的对象。所有主类型都只能在堆栈上创建，同时不使用new命令。所有主要的类都有自己的“封装（器）”类，所以能够通过new创建等价的、以内存“堆”为基础的对象（主类型数组是一个例外：它们可象C++那样通过集合初始化进行分配，或者使用new）。
(13) Java中不必进行提前声明。若想在定义前使用一个类或方法，只需直接使用它即可——编译器会保证使用恰当的定义。所以和在C++中不同，我们不会碰到任何涉及提前引用的问题。
(14) Java没有预处理机。若想使用另一个库里的类，只需使用import命令，并指定库名即可。不存在类似于预处理机的宏。
(15) Java用包代替了命名空间。由于将所有东西都置入一个类，而且由于采用了一种名为“封装”的机制，它能针对类名进行类似于命名空间分解的操作，所以命名的问题不再进入我们的考虑之列。数据包也会在单独一个库名下收集库的组件。我们只需简单地“import”（导入）一个包，剩下的工作会由编译器自动完成。
(16) 被定义成类成员的对象句柄会自动初始化成null。对基本类数据成员的初始化在Java里得到了可靠的保障。若不明确地进行初始化，它们就会得到一个默认值（零或等价的值）。可对它们进行明确的初始化（显式初始化）：要么在类内定义它们，要么在构建器中定义。采用的语法比C++的语法更容易理解，而且对于 static和非static成员来说都是固定不变的。我们不必从外部定义static成员的存储方式，这和C++是不同的。
(17) 在Java里，没有象C和C++那样的指针。用new创建一个对象的时候，会获得一个引用（本书一直将其称作“句柄”）。例如：
String s = new String("howdy");
然而，C++引用在创建时必须进行初始化，而且不可重定义到一个不同的位置。但Java引用并不一定局限于创建时的位置。它们可根据情况任意定义，这便消除了对指针的部分需求。在C和C++里大量采用指针的另一个原因是为了能指向任意一个内存位置（这同时会使它们变得不安全，也是Java不提供这一支持的原因）。指针通常被看作在基本变量数组中四处移动的一种有效手段。Java允许我们以更安全的形式达到相同的目标。解决指针问题的终极方法是“固有方法” （已在附录A讨论）。将指针传递给方法时，通常不会带来太大的问题，因为此时没有全局函数，只有类。而且我们可传递对对象的引用。Java语言最开始声称自己“完全不采用指针！”但随着许多程序员都质问没有指针如何工作？于是后来又声明“采用受到限制的指针”。大家可自行判断它是否“真”的是一个指针。但不管在何种情况下，都不存在指针“算术”。
(18) Java提供了与C++类似的“构建器”（Constructor）。如果不自己定义一个，就会获得一个默认构建器。而如果定义了一个非默认的构建器，就不会为我们自动定义默认构建器。这和C++是一样的。注意没有复制构建器，因为所有自变量都是按引用传递的。
(19) Java中没有“破坏器”（Destructor）。变量不存在“作用域”的问题。一个对象的“存在时间”是由对象的存在时间决定的，并非由垃圾收集器决定。有个finalize()方法是每一个类的成员，它在某种程度上类似于C++的“破坏器”。但finalize()是由垃圾收集器调用的，而且只负责释放“资源”（如打开的文件、套接字、端口、URL等等）。如需在一个特定的地点做某样事情，必须创建一个特殊的方法，并调用它，不能依赖 finalize()。而在另一方面，C++中的所有对象都会（或者说“应该”）破坏，但并非Java中的所有对象都会被当作“垃圾”收集掉。由于 Java不支持破坏器的概念，所以在必要的时候，必须谨慎地创建一个清除方法。而且针对类内的基础类以及成员对象，需要明确调用所有清除方法。
(20) Java具有方法“过载”机制，它的工作原理与C++函数的过载几乎是完全相同的。
(21) Java不支持默认自变量。
(22) Java中没有goto。它采取的无条件跳转机制是“break 标签”或者“continue 标准”，用于跳出当前的多重嵌套循环。
(23) Java采用了一种单根式的分级结构，因此所有对象都是从根类Object统一继承的。而在C++中，我们可在任何地方启动一个新的继承树，所以最后往往看到包含了大量树的“一片森林”。在Java中，我们无论如何都只有一个分级结构。尽管这表面上看似乎造成了限制，但由于我们知道每个对象肯定至少有一个 Object接口，所以往往能获得更强大的能力。C++目前似乎是唯一没有强制单根结构的唯一一种OO语言。
(24) Java没有模板或者参数化类型的其他形式。它提供了一系列集合：Vector（向量），Stack（堆栈）以及Hashtable（散列表），用于容纳 Object引用。利用这些集合，我们的一系列要求可得到满足。但这些集合并非是为实现象C++“标准模板库”（STL）那样的快速调用而设计的。 Java 1.2中的新集合显得更加完整，但仍不具备正宗模板那样的高效率使用手段。
(25) “垃圾收集”意味着在Java中出现内存漏洞的情况会少得多，但也并非完全不可能（若调用一个用于分配存储空间的固有方法，垃圾收集器就不能对其进行跟踪监视）。然而，内存漏洞和资源漏洞多是由于编写不当的finalize()造成的，或是由于在已分配的一个块尾释放一种资源造成的（“破坏器”在此时显得特别方便）。垃圾收集器是在C++基础上的一种极大进步，使许多编程问题消弥于无形之中。但对少数几个垃圾收集器力有不逮的问题，它却是不大适合的。但垃圾收集器的大量优点也使这一处缺点显得微不足道。
(26) Java内建了对多线程的支持。利用一个特殊的Thread类，我们可通过继承创建一个新线程（放弃了run()方法）。若将synchronized （同步）关键字作为方法的一个类型限制符使用，相互排斥现象会在对象这一级发生。在任何给定的时间，只有一个线程能使用一个对象的 synchronized方法。在另一方面，一个synchronized方法进入以后，它首先会“锁定”对象，防止其他任何synchronized方法再使用那个对象。只有退出了这个方法，才会将对象“解锁”。在线程之间，我们仍然要负责实现更复杂的同步机制，方法是创建自己的“监视器”类。递归的 synchronized方法可以正常运作。若线程的优先等级相同，则时间的“分片”不能得到保证。
(27) 我们不是象C++那样控制声明代码块，而是将访问限定符（public，private和protected）置入每个类成员的定义里。若未规定一个“显式”（明确的）限定符，就会默认为“友好的”（friendly）。这意味着同一个包里的其他元素也可以访问它（相当于它们都成为C++的 “friends”——朋友），但不可由包外的任何元素访问。类——以及类内的每个方法——都有一个访问限定符，决定它是否能在文件的外部“可见”。 private关键字通常很少在Java中使用，因为与排斥同一个包内其他类的访问相比，“友好的”访问通常更加有用。然而，在多线程的环境中，对 private的恰当运用是非常重要的。Java的protected关键字意味着“可由继承者访问，亦可由包内其他元素访问”。注意Java没有与C+ +的protected关键字等价的元素，后者意味着“只能由继承者访问”（以前可用“private protected”实现这个目的，但这一对关键字的组合已被取消了）。
(28) 嵌套的类。在C++中，对类进行嵌套有助于隐藏名称，并便于代码的组织（但C++的“命名空间”已使名称的隐藏显得多余）。Java的“封装”或“打包” 概念等价于C++的命名空间，所以不再是一个问题。Java 1.1引入了“内部类”的概念，它秘密保持指向外部类的一个句柄——创建内部类对象的时候需要用到。这意味着内部类对象也许能访问外部类对象的成员，毋需任何条件——就好象那些成员直接隶属于内部类对象一样。这样便为回调问题提供了一个更优秀的方案——C++是用指向成员的指针解决的。
(29) 由于存在前面介绍的那种内部类，所以Java里没有指向成员的指针。
(30) Java不存在“嵌入”（inline）方法。Java编译器也许会自行决定嵌入一个方法，但我们对此没有更多的控制权力。在Java中，可为一个方法使用final关键字，从而“建议”进行嵌入操作。然而，嵌入函数对于C++的编译器来说也只是一种建议。
(31) Java中的继承具有与C++相同的效果，但采用的语法不同。Java用extends关键字标志从一个基础类的继承，并用super关键字指出准备在基础类中调用的方法，它与我们当前所在的方法具有相同的名字（然而，Java中的super关键字只允许我们访问父类的方法——亦即分级结构的上一级）。通过在C++中设定基础类的作用域，我们可访问位于分级结构较深处的方法。亦可用super关键字调用基础类构建器。正如早先指出的那样，所有类最终都会从 Object里自动继承。和C++不同，不存在明确的构建器初始化列表。但编译器会强迫我们在构建器主体的开头进行全部的基础类初始化，而且不允许我们在主体的后面部分进行这一工作。通过组合运用自动初始化以及来自未初始化对象句柄的异常，成员的初始化可得到有效的保证。

public class Foo extends Bar {
  public Foo(String msg) {
    super(msg); // Calls base constructor
  }
  public baz(int i) { // Override
    super.baz(i); // Calls base method
  }
}

public interface Face {
  public void smile();
}
public class Baz extends Bar implements Face {
  public void smile( ) {
    System.out.println("a warm smile");
  }
}

public void f(Obj b) throws IOException {
  myresource mr = b.createResource();
  try {
    mr.UseResource();
  } catch (MyException e) { 
    // handle my exception
  } catch (Throwable e) { 
    // handle all other exceptions
  } finally {
    mr.dispose(); // special cleanup
  }
}