Cracking CS

# C++ 学习路线 by 程序员鱼皮

本文作者：程序员鱼皮 (opens new window)

本站地址：https://codefather.cn (opens new window)

# C++ 介绍

# 语言特性

比较官方，仅供参考

C++ 是一种面向对象的、通用的、静态类型的编程语言，它是 C 语言的一种扩展。

C++ 语言支持多种编程范式，包括面向对象编程、泛型编程和过程式编程等，因此具有很高的灵活性和可扩展性。

C++ 相对于其他高级语言（比如 Java）来说，更加底层，因此具有高性能、可移植、可重用等优点，被广泛应用于系统开发、嵌入式系统、服务端开发、游戏开发、图形学、音视频处理、金融分析等领域。

C++ 标准语法的发展也是非常快的，目前最新的标准都到 C++ 20 了！而且随着它的发展，它具有了丰富的语法和库支持，大学计算机专业的同学一般也会从 C++（C 语言）开始学起。

# 就业方向

C++ 的就业方向还是非常多的，鱼皮建议大家 首先根据自己的兴趣爱好 来做选择。

# 服务端开发

一般就是我们常说的后端开发了。C++ 语言在高性能服务器开发、大数据处理、金融领域等都有广泛应用。对于用户 / 并发量非常高的系统（比如微信），通常会选择更高性能的 C++ 框架来开发。服务端开发工程师除了要学习后端都要学习的通用知识（比如数据库、缓存），还需要更熟悉网络编程、并发编程、内存管理等技术。

# 系统开发

高性能的 C++ 无疑是系统开发的王牌语言！系统开发工程师负责设计和实现操作系统、驱动程序、嵌入式系统、网络协议栈等 系统级 软件，从事这个岗位必须熟练掌握 C++ 的语法、各种数据结构、算法、多线程编程、Linux 操作系统等技术。

# 客户端开发

一般是指开发用户看的到的界面。C++ 语言在桌面应用程序、移动应用程序和游戏开发中有着广泛应用。C++ 客户端开发工程师和前端开发有着相似的学习要求，都需要掌握 GUI 编程、布局知识、跨平台开发技术。现在主流的开发软件是 Qt（鱼皮的毕设就是用它做的）。

# 嵌入式开发

也是考虑到 C++ 的高性能，它被广泛应用于开发网络设备、汽车电子、智能家居、医疗设备等产品。嵌入式开发工程师和系统开发工程师的学习路径有相似之处，都需要学好 C++ 系统级编程以及操作系统知识。此外，嵌入式开发还需要了解硬件、嵌入式开发平台和相关工具。

# 游戏开发

C++ 语言是游戏开发的主语言之一（另一个是 C#），比如当下很火的虚幻引擎的主语言就是 C++！对于游戏开发工程师，最重要的是热爱游戏！然后游戏开发也分界面和后台开发，前者需要熟悉游戏引擎、图形学、物理引擎等技术，后者和服务端开发的要求差不多，都要学好网络编程、并发编程。

# 音视频处理

还是考虑到 C++ 的高性能，它在音视频编解码、视频渲染等领域有着非常广泛的应用！音视频处理工程师除了 C++ 基础知识外，还需要熟悉音视频格式、编解码技术、图形学等相关技术。

# 图像处理

和音视频处理类似，都属于 C++ 计算类工作。图像处理工程师需要熟悉图像处理算法、计算机视觉等，掌握各种 C++ 的图像处理库和相关算法。图像处理和音视频处理这方面的工作细分内容可能比较多，而且这类工作对数学会有一定要求，有些公司可能把它们定义为 “算法工程师”。

# SDK 开发

C++ 也适用于开发各种 SDK（软件开发工具包）。SDK 开发工程师需要熟悉 C++ 的语言特性、SDK / API 的设计和接口开发、掌握软件开发原则和设计模式，要能够设计出易用、高性能、可靠的 SDK 接口，提供给其他开发者使用。国内这方面的岗位没那么多，很多时候合并到后端（服务端）开发了。

从上面这些岗位，我们会发现，虽然都是学 C++，但不同方向的工程师需要侧重掌握的技能和专业知识也是有区别的。但是如果你还没确定选什么具体的方向，不妨先掌握它们都要求的通用技能，即能够熟练使用 C++ 语法来编程。

# 选 C++ 还是 Java？

首先，明确一点，C++ 和 Java 都是非常优秀的主流编程语言，编程语言和技术没有绝对的优劣之分，只不过在不同的场景下，有更优的选择。而且，像很多大神说的一样，语言只是工具，编程思想才是核心。不过，选择好的工具也是至关重要的，“好的抓手才能带来更大的赋能”。

如果你对操作系统底层、嵌入式、图像处理、音视频处理、游戏开发等方向感兴趣，建议选择 C++；而如果你更喜欢开发应用系统、思考和实现业务逻辑，就选择 Java。

不过对于身在校园、且时间充裕的同学来说，我更建议 “我全都要”。可以先学 C 语言或 C++ 打基础（这也是大部分计算机专业学生在高校内学到的第一门编程语言），因为它相对底层，能帮助你接触到更多计算机的概念，比如操作系统资源管理、网络通讯等，从而为学习其他的编程语言做铺垫。然后再学习 Java 来做项目、找工作。

此外，因为 Java 和 C++ 都可以作为后端开发语言，所以无论把哪门语言作为主语言，都要重点学好后台开发通用知识，比如数据库、缓存、消息队列、Socket 通讯、Linux、Git、计算机基础知识等。但选择 C++ 的同学要对操作系统、网络和 Linux 更熟悉一些 。

鱼皮专门针对这个问题写了一篇文章，欢迎阅读：https://www.code-nav.cn/post/1640611259688742914 (opens new window)

# 学习建议

  1. 基础一定要打牢！这是 C++ 相对于 Java 这种上层语言来说最重要的一个建议，因为 C++ 可以更灵活地操作系统（比如自主分配内存），所以如果基础不牢固，你不仅不能发挥出 C++ 的高性能等特性，反而还可能写出更辣鸡的程序。像 C++ 基础特性（指针、引用等）、操作系统、计算机网络、算法数据结构等计算机基础都要认真去学。
  2. 其他的建议就不是 C++ 的专属了，学任何编程语言都一样，要多练习语法、多学习类库框架、多实践做项目、多读别人的项目和开源代码、多积累总结等等。

# 学习大纲

不同的 C++ 就业方向，要学的知识也是不同的，但是会有很多交集。

只要你学习 C++，C++ 的语法、Linux 服务器、操作系统、计算机网络等知识几乎都是必学的！（纯客户端界面开发除外，但最好也学习下）

本学习路线以 C++ 的主流岗位 —— 服务端开发为例，大致分为以下几个阶段：

  1. C++ 语法基础
  2. C++ 进阶
  3. 计算机基础
  4. 软件开发通用
  5. 后端开发通用
  6. C++ 项目实战
  7. C++ 求职备战

# 一、C++ 语法基础

# 学习建议

对于完全 0 编程基础的同学来说，不建议上来就去看《C Primer Plus》（或者《C++ Primer Plus》）这种很厚的书籍，可能会被劝退。

对于大多数入门的同学，快速上手语法、能写出代码是最重要的。所以建议这里还是看培训机构在 B 站的免费视频教程：https://www.bilibili.com/video/BV1et411b73Z/，它们做入门课真的是有一手。

如果你们学校是从 C 语言开始学起，可以看浙大翁恺老师的 C 语言入门课：https://www.bilibili.com/video/BV1dr4y1n7vA，好评很多。

除了视频教程外，建议大家搭配一个文档教程（https://www.runoob.com/cplusplus/cpp-tutorial.html）一起学习，起到查漏补缺的作用。

初学 C++，除了学习基本的概念（比如变量、指针、引用）之外，一定要多上手敲代码练习、熟能生巧，还要能熟练地 debug 自己的程序，为以后开发更复杂的项目打好基础。

开发工具可以使用 Visual Studio（功能最强大）、Dev Cpp（最简单易用）、Code::Blocks（中规中矩）等。除了必须会用一款本地开发工具外，还可以搭配在线编程工具学习：https://www.runoob.com/try/runcode.php?filename=helloworld&type=cpp (opens new window) ，效率更高。

此外，建议把自己写过的每个代码文件都分类保存好、整理自己的笔记，忘了就查，而不要死记硬背。

学完本阶段后，可以试着用 C++ 去做一个简单的 XX 管理系统（控制台里运行即可），或者做一些 LeetCode 上入门级别的算法题目、学校里的 OJ 等等。

# 知识点

  • 基础概念
    • 变量
    • 常量
    • 关键字
    • 数据类型
    • 运算符
    • 表达式
    • 控制结构
      • 条件分支
      • 循环
  • 开发工具
  • 函数
    • 函数重载
    • 默认参数
  • 基本数据结构
    • 数组
    • 字符串
  • 内存管理
    • 内存模型
    • 动态内存分配
    • 动态内存释放
  • 指针
    • 空指针
    • 野指针
  • 引用
    • 函数参数引用
    • 返回值引用
  • 结构体
    • 定义
    • 访问
  • 命名空间
  • 面向对象编程
    • 类
    • 对象
    • 封装
      • 成员变量
      • 成员函数
      • this 指针
    • 构造函数
    • 析构函数
    • 拷贝构造函数
    • 静态成员
    • 友元
      • 友元函数
      • 友元类
    • 运算符重载
    • 继承
      • 对象初始化顺序
      • 同名成员问题
      • 多继承
      • 虚继承
      • 菱形继承
    • 多态
      • 虚函数
      • 纯虚函数
      • 抽象类
      • 虚析构函数
      • 纯虚析构函数
  • 异常处理
    • 抛出
    • 捕获
    • 异常类型
    • 标准异常
  • STL
    • 容器
      • vector
      • string
      • list
      • pair
      • set
      • map
      • deque
      • stack
    • 迭代器
    • 函数对象
    • 谓词
      • 一元谓词
      • 二元谓词
    • 内置函数对象
    • 算法
      • 排序
      • 查找
  • 类型转换
  • 模板
    • 函数模板
    • 类模板
  • 泛型
  • I / O 操作
    • 文件操作

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# 二、C++ 进阶

上个阶段我们主要通过看视频来快速入门 C++ 基础编程语法；而这个阶段要做的是巩固基础、学习更多 C++ 的特性、甚至是底层原理，建议大家通过阅读经典书籍的方式来学习。

先系统学习 C++ 基础及进阶语法，可以读下面 2 本书籍：

学到这里，建议先去学习本路线第三阶段的计算机基础，否则下面的书啃起来会很累。

当你学完一遍算法、数据结构、操作系统、计算机网络后，再开始学习下面的内容。

学习 STL 源码，阅读《STL 源码剖析》：https://book.douban.com/subject/1110934/ (opens new window)

然后学习 Linux 服务端编程，可以阅读：

网上有很多博主还推荐下面 2 本书，但是难度比较大，请大家根据学习进度和自身能力选择性阅读：

# 知识点

  • RAII
  • C++ 11 新特性
    • 自动类型推导
    • lambda 表达式
    • 智能指针
    • 移动语义
    • 右值引用
    • 标准多线程库
    • nullptr 关键字
  • 类型转换
    • static_cast
    • reinterpret_cast
    • dynamic_cast
    • const_cast
  • 异常处理
    • 栈解旋
    • 异常接口声明
    • 异常对象生命周期
  • 工具
    • 编译工具
      • GCC
    • 构建工具
      • CMake
    • 调试工具
      • GDB
    • 静态分析工具
      • Clang Static Analyzer
  • 编码规范
    • Google C++ Style
  • 程序执行原理
    • 编译
    • 链接
      • 静态链接
      • 动态链接
  • STL 容器实现原理
    • vector
    • string
    • list
    • pair
    • set
    • map
    • deque
    • stack

# 三、计算机基础

# 学习建议

由于 C++ 语言本身相对更底层，常用于系统开发、嵌入式、高性能计算等领域。因此 C++ 开发者相对于学 Java 或其他方向的同学来说，需要具备更扎实、更深入的计算机基础能力。

基础不是短短几天就能掌握的，需要持续学习、持续巩固。因此建议想快速就业的同学，可以先跳过这部分内容，把更多的精力放在后面开发框架的学习上，争取快速用 C++ 做出项目，等到面试前再去突击补习基础。而对于绝大多数计算机相关专业、或者学习时间比较富裕的同学，建议每天花 1 - 2 小时左右持续学习并巩固计算机基础，比如每天刷 2 - 3 道算法题，坚持半年那就是 500 多道，面试的算法关就基本没什么问题了。

# 知识点

点击可跳转到该知识点的详细学习路线

# 四、软件开发通用

# 学习建议

只要你想从事软件开发方面的工作，以下这些知识点，最好都按照顺序学习一遍！

对 C++ 开发来说，Linux 系统是重中之重。掌握 Linux 可以帮你更好地理解系统底层的运行机制，比如进程管理、内存管理、文件系统、网络传输等。

除了 Linux 之外，软件开发的其他通用技能都可以融入到日常学习中，而不是花一大段连续时间去专攻。比如企业项目研发流程，读一遍有个印象就好；Git & GitHub 需要在平时做项目、用开源项目时多多使用；23 种主流的设计模式可以每天学 2 - 3 个；软件工程的专业知识大学科班一般都会教，学校不教的话作为一个课外知识去补充即可。

# 知识点

点击可跳转到该知识点的详细学习路线

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# 五、后端开发通用

# 学习建议

以下这部分知识点几乎适用于所有后端方向的同学（比如 Java、Go、Python 等），比如数据库、Redis、Nginx、消息队列都是通用的。只不过不同编程语言的后端开发用到的具体的开发框架、编程语法会有差别，比如 Java 的主流开发框架有 Spring Boot、Netty 等，而 C++ 主流开发框架有 Boost、gRPC、crow 等。

如果你还在纠结学 C++ 还是 Java，或者别的语言，不妨在能够独立做出项目的前提下，把最大的精力投入在数据库、Redis、Nginx、消息队列、架构设计等通用后端开发技能。

# 知识点

  • 数据库
  • 开发框架
  • 包管理工具
  • Redis
  • 消息队列
  • Nginx
  • 微服务
  • 容器
  • 架构设计

由于这部分内容的大多数知识点都和 鱼皮的 Java 学习路线 (opens new window) 一致，此处不再赘述，下面只列举 C++ 学习和 Java 学习中有差异的地方。

# 数据库

数据库就是存放数据的库，负责存储、管理和检索数据。

我们平时看到的网站上的数据，基本都是存放到数据库中的，在用户需要的时候，再通过后端程序从数据库中取出来。

数据库又分为关系型数据库和非关系型数据库。关系型数据库适用于存储相互之间有关联的数据，比如做一个学生管理系统，要存储学生、班级，一个班级有多个学生，这就是一种关联关系，关系型数据库典型的技术是 MySQL；而非关系型数据库主要用于存储零散的、相互独立的数据，典型的技术是 Redis。

此处我们主要学习的是关系型数据库，并且以最主流、学习成本相对更低的关系型数据库 MySQL 为主。

对 C++ 同学来说，对数据库的学习包括以下 4 个方面：

  1. 学习关系型数据库理论：包括关系模型、关系代数、数据库范式、事务理论等，能够帮助你更好地理解数据库的结构和设计。
  2. SQL 语言：作为关系型数据库的标准查询语言，掌握 SQL 是非常重要的！学习过程以实践为主，要能够熟练使用 SQL 来操作数据库（增删改查）
  3. 数据库设计和编程：学习如何根据实际业务场景来设计数据库表、并且学习如何使用 C++ 来操作数据库，这是企业开发中最重要的能力。
  4. 数据库高级：初学数据库时这部分可以跳过。主要是学习数据库的高级特性、底层原理、数据库的分析、运维、性能优化等，可以帮助你更好地运用数据库来解决问题。

详细学习路线请参考：https://www.code-nav.cn/post/1641797333479903234 (opens new window)

# 开发框架

ORM 框架，作用是操作数据库。比如 ODB（https://www.codesynthesis.com/products/odb/）、QxOrm 等，学习一个即可。

Web 开发框架：作用是编写 HTTP 接口，可用于应用的后端（类似 Java 的 Spring MVC）。比如 Drogon（https://github.com/drogonframework/drogon）、Pistache（https://github.com/pistacheio/pistache）等，学习一个即可。

RPC 框架，作用是远程调用其他的服务，可用于实现分布式、微服务架构。推荐学习 Google 的 gRPC（https://github.com/grpc/grpc）。

其他框架可以从这个库中按需学习：https://github.com/fffaraz/awesome-cpp (opens new window)

# 包管理工具

作用是帮你管理复杂的 C++ 项目依赖包。建议学习 conan：https://github.com/conan-io/conan (opens new window)

# Redis

详细学习路线请参考：https://www.code-nav.cn/post/1640589994284695553 (opens new window)

# 消息队列

参考：https://www.code-nav.cn/post/1640584449888772098#heading-93 (opens new window)

# Nginx

参考：https://www.code-nav.cn/post/1640584449888772098#heading-98 (opens new window)

# 微服务

微服务是一种思想，可以使用上面提到的 gRPC 框架（https://github.com/grpc/grpc）实现微服务。

# 容器

参考：https://www.code-nav.cn/post/1640584449888772098#heading-116 (opens new window)

# 架构设计

参考：https://www.code-nav.cn/post/1640584449888772098#heading-169 (opens new window)

# 六、C++ 项目实战

初学 C++ 语法时，最好的项目就是刷算法题目，因为每道题目本质上就是在解决一个小问题。参考鱼皮的 数据结构和算法学习路线 (opens new window) 。

由于 C++ 是个相对底层、注重基础的编程语言，很多 C++ 的练手项目都是 “手写轮子” 相关的，比如下面这些：

C++ 的项目视频比较少，建议大家在学做 C++ 项目的过程中多在网上搜索相关的文章和教程。

大家也可以从以下网站中挑选自己感兴趣的项目去学习：

# 七、C++ 求职备战

C++ 同学的面试重点主要分为 3 个大方向：

  1. C++ 语言本身
  2. 计算机基础
  3. C++ 领域技能（比如后端、嵌入式、游戏开发、客户端开发等）

鱼皮分别从这 3 个方面给大家找了一些经典面试题，其中领域技能以后端为主，大家可以试着回答下。

# C++ 面试题

  1. 是否关注过 C++ 的版本更新？比如 C++ 11 新增了哪些新特性？
  2. 什么是 C++ 的虚函数和纯虚函数？它们分别有什么作用？
  3. 如果虚函数是有效的，那为什么不把所有函数设为虚函数？
  4. 什么是 C++ 的多态？它是怎么实现的？
  5. C++ 函数重载和覆盖有什么区别？
  6. 什么是 C++ 的智能指针？它有什么作用？有哪些种类？
  7. 什么是 C++ 的模板？你在开发中是怎么运用模板的？
  8. 什么是 C++ 的动态内存分配？用它有什么优缺点？
  9. 什么是 C++ 的友元函数？它有什么作用？
  10. 什么是 C++ 的 STL？你用过哪些 STL，是否有了解过 STL 的底层实现？
  11. 指针和引用有什么区别？各自的应用场景是什么？
  12. 如何计算一个类或结构体的大小？
  13. C++ 会出现内存泄漏么？有哪些避免内存泄漏的方法？
  14. new 和 malloc 有什么区别？
  15. C++ 中有几种类型转换的方法？

# 计算机基础面试题

# 数据结构和算法

# 操作系统

  1. 什么是进程和线程？二者有什么区别？
  2. 操作系统是如何做到进程阻塞的？
  3. 有哪些常见的进程通信方式？
  4. 进程调度算法有哪些？
  5. 线程是如何实现的？
  6. 什么是 CPU 的缓存？
  7. 什么是内核态和用户态？二者有什么区别？
  8. 操作系统是怎么实现锁的？
  9. 什么是死锁，什么情况下会出现死锁（必要条件）？怎么预防和处理？
  10. 什么是系统调用？
  11. 操作系统如何进行内存管理？

# 计算机网络

  1. 介绍下计算机网络分层结构，各层有哪些常用协议？
  2. TCP 和 UDP 协议有什么区别？分别适用于什么场景？
  3. TCP 为什么需要三次握手和四次挥手？为什么不是两次握手、四次握手？为什么不是三次挥手？
  4. TCP 滑动窗口和拥塞控制机制
  5. TCP 如何保证可靠性？
  6. HTTP 协议常用状态码和含义
  7. HTTP 和 HTTPS 协议的区别？
  8. HTTP/1.0、1.1、2.0 有哪些区别和改进？

# C++ 后端面试题

  1. 你用过哪些 C++ 网络编程库或 web 开发框架？
  2. 你用过哪些 C++ 日志框架？
  3. 什么是 socket 编程？C++ 中怎么进行 socket 编程？
  4. C++ 有没有 ORM 框架？你用过哪些？
  5. 你是怎么在 C++ 中进行多线程编程的？
  6. 什么是 I/O 多路复用？如何使用 epoll 和 select 等 I/O 多路复用技术？
  7. 有哪些知名技术（或框架）是用 C++ 实现的？是否有了解过它们的实现原理？
  8. 是否了解过设计模式？请用 C++ 实现单例模式

# 资源

建议大家可以多主动看看各公司的招聘要求（尤其是大厂的要求），确认自己的学习重点。

# 校招岗位

# 社招岗位

# 实习

# 学习资源

# 知识总结

# 自学 C++ 专题资源

小伙伴们加油！

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Last Update: 2/28/2024, 10:13:11 PM
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