为什么游戏引擎大多选择使用 C++ 而不是 C 开发？

游戏引擎大多选择使用 C++ 而不是 C 来进行开发，这是一个在游戏开发领域非常普遍且重要的选择。虽然 C 和 C++ 都源于 C 语言，并且在底层操作和性能上都有优势，但 C++ 在许多方面为游戏引擎提供了更强大、更灵活、更高效的开发能力。下面我将详细地阐述其中的原因：

1. 面向对象编程 (OOP) 的优势：

这是 C++ 相对于 C 最核心的优势之一。

类和对象: C++ 支持类和对象的概念，允许开发者将数据和操作数据的方法封装在一起。在游戏引擎开发中，这意味着可以将游戏中的各种元素（如角色、敌人、道具、场景组件）抽象成类，每个类都有自己的属性（如位置、生命值、材质）和行为（如移动、攻击、渲染）。
示例: 游戏引擎可以定义一个 `GameObject` 基类，然后从中派生出 `Player`、`Enemy`、`Item` 等具体类。每个派生类可以继承 `GameObject` 的通用属性和方法，并添加自己特有的功能。
继承: C++ 的继承机制允许创建新类（派生类）来复用现有类（基类）的属性和方法，并可以添加自己的新功能或修改现有行为。
示例: 所有的敌人可能都继承自一个 `EnemyBase` 类，但不同的敌人（如弓箭手、近战单位）可以再从 `EnemyBase` 派生出来，各自拥有不同的攻击方式和AI。
多态: 多态允许以统一的方式处理不同类型的对象。通过虚函数，可以在运行时根据对象的实际类型调用相应的方法。
示例: 引擎可以有一个函数来处理所有 `GameObject` 的更新逻辑。当调用这个函数时，系统会根据传递进来的具体对象（是 `Player` 还是 `Enemy`），自动调用该对象重写的特定更新方法。这极大地简化了游戏逻辑的处理，避免了大量的 `ifelse` 或 `switchcase` 语句。
封装: 封装隐藏了对象的内部实现细节，只暴露必要的接口，提高了代码的模块化和可维护性。
示例: `Character` 类可以封装其移动逻辑，外部代码只需调用 `character.Move(direction)`，而无需关心其内部是如何计算速度、碰撞检测等。

在复杂的游戏引擎中，需要管理大量的实体、组件和系统，OOP 的这些特性使得代码结构更加清晰、易于组织、易于扩展和重用。C 语言虽然可以通过结构体和函数指针模拟一些面向对象的设计模式，但远不如 C++ 的原生支持来得优雅和高效。

2. 标准模板库 (STL) 的强大支持：

C++ 提供了功能丰富的标准模板库 (STL)，其中包括了各种数据结构和算法。

容器: 如 `std::vector`（动态数组）、`std::list`（链表）、`std::map`（键值对映射）、`std::set`（集合）等。这些容器提供了高效的内存管理和数据组织方式，避免了开发者从头开始实现这些基本数据结构。
示例: 使用 `std::vector` 来存储场景中的所有游戏对象，可以方便地添加、删除和迭代对象。使用 `std::map` 来管理着色器，通过着色器名称快速查找。
算法: 如排序、搜索、遍历等常用算法。
示例: 可以直接使用 `std::sort` 来对场景中的粒子按距离排序，以实现渲染效率优化。
迭代器: 提供了一种统一的访问容器元素的方式，与各种容器的底层实现解耦。

在游戏开发中，高效的数据管理和算法运用至关重要。STL 大大提高了开发效率和代码质量，减少了因手动实现这些功能而引入的错误。

3. 异常处理机制：

C++ 提供了 `trycatch` 异常处理机制，允许在程序运行时捕获和处理错误。

优势: 在复杂的程序中，错误可能发生在任何地方，并且难以预测。异常处理提供了一种结构化的方式来处理这些运行时错误，而无需在每个函数调用后都手动检查返回码。
示例: 加载资源时如果文件不存在或格式错误，可以抛出异常，然后在引擎的主循环或资源管理模块中捕获这个异常，并给出友好的提示或采取备用方案。
C 的不足: C 语言通常依赖于函数返回值（如错误码）或全局变量来指示错误。这种方式在复杂的程序中容易被忽略，并且难以追踪错误的根源。

4. 命名空间 (Namespaces)：

命名空间有助于组织代码，避免不同模块或库之间的命名冲突。

优势: 在大型项目（如游戏引擎）中，会有大量的类、函数和变量。使用命名空间可以将它们划分到不同的逻辑分组中，例如 `Engine::Rendering`、`Engine::Physics`。
示例: 两个不同的第三方库可能都定义了一个名为 `Timer` 的类，但如果它们位于不同的命名空间下（如 `LibraryA::Timer` 和 `LibraryB::Timer`），则不会发生冲突。

5. 运算符重载 (Operator Overloading)：

C++ 允许为类重载运算符，使得代码更具可读性和表达力。

优势: 对于数学运算、向量运算等在游戏开发中非常常见。
示例: 可以重载 `+`、``、`` 运算符来处理 `Vector2` 或 `Vector3` 对象。例如，`Vector3 v1 = Vector3(1, 2, 3); Vector3 v2 = Vector3(4, 5, 6); Vector3 v3 = v1 + v2;` 这种写法比调用 `v3 = v1.Add(v2);` 更直观。
C 的限制: C 语言不支持运算符重载，所有操作都需要通过函数调用来完成。

6. 模板 (Templates)：

C++ 的模板机制支持泛型编程，允许编写不依赖于具体数据类型的代码。

优势: 提高了代码的复用性和灵活性。
示例: STL 中的容器和算法就是使用模板实现的。例如，`std::vector` 和 `std::vector` 可以使用同一份 `vector` 模板代码生成。
C 的不足: 在 C 语言中实现泛型通常需要使用 `void` 和类型转换，这既不安全又容易出错。

7. 更多的语言特性：

C++ 还提供了其他一些在游戏开发中有用的特性，例如：

RAII (Resource Acquisition Is Initialization): 利用对象生命周期来管理资源（如内存、文件句柄）。通过构造函数获取资源，析构函数释放资源，可以有效地避免资源泄露。
示例: `std::unique_ptr` 和 `std::shared_ptr` 是 RAII 的典型应用，它们可以自动管理内存的分配和释放。
引用 (References): 提供了一种别名机制，可以使函数参数传递更方便和安全。
智能指针 (Smart Pointers): 如 `std::unique_ptr`、`std::shared_ptr`、`std::weak_ptr`，帮助开发者更安全、更有效地管理动态内存，减少内存泄漏的风险。

8. 与 C 的兼容性：

C++ 是 C 的超集，绝大多数 C 代码可以直接在 C++ 环境中编译运行。这意味着游戏引擎开发者可以逐步地将 C 代码迁移到 C++，或者在 C++ 项目中直接使用现有的 C 库。这种平滑的过渡也降低了采用 C++ 的门槛。

总结：

虽然 C 语言在性能和底层控制方面仍然非常强大，但它缺乏现代面向对象编程的特性、STL 等强大的库支持以及更完善的错误处理机制。这些都是开发大型、复杂且需要高效迭代的游戏引擎所必需的。C++ 凭借其面向对象特性、STL、异常处理、模板等优势，为游戏引擎开发者提供了更强大、更灵活、更高效的开发工具，使得构建功能丰富、性能优越的游戏成为可能。因此，绝大多数现代游戏引擎都选择使用 C++ 作为主要的开发语言。

当然，也有一些项目会选择 C 语言来开发游戏引擎，特别是那些对内存管理有极致要求、或者需要为非常古老的平台提供支持的项目。但在主流的商业游戏开发领域，C++ 是绝对的主导语言。

C++的开发效率肯定是高于C的，高一倍没压力，所以可以用省下来的开发时间去做性能优化。

一般来说，没有优化过的C++代码用 Profiling工具压榨出2～4倍的性能是很可能的。

而用C就算性能好，也没好到C++的3～4倍，好10～30％就不错了。

极端优化后的代码，C要好于C++，但是相同时间内开发出来的代码 C++性能会好于C，而且C++可读性可维护性要远远好于C。

我也曾经试着用C写，可结果发现开发效率、代码可读性，都不是一个档次的。最后才明白，发明C++的人确实是为了解决一些问题，而不是闲的蛋疼。

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由于第一次获得这么多赞，我补充一下。

当初我是非常讨厌C++语言的，我认为C++能做的C都能做，它只是个语法糖而已，简单才是最美的，为什么我要去浪费时间研究那些诡异的特性。

后来慢慢的我对C++的态度变了，现在我觉得C++虽然不完美，但是够用。它比C可读性好，做到了开发效率和运行效率的折中，是我写代码的首选语言。

C++有一个重要的指导思想，叫做zero-overhead principle，一般翻译成「零开销抽象原则」，英文的描述是：What you don’t use, you don’t pay for (in time or space) and further: What you do use, you couldn’t hand code any better. 大概的意思就是说你在使用C++的时候，你不用为你不需要的功能付出时间和空间上的成本；你需要使用某个功能的时候，你直接手撸的代码不会比C++已经实现的功能更好。

重点在第二句，可以这样理解：对于C++里面已经实现的一个功能，你无法『用C』写出一个比它更好的实现。也就是说，如果嫌弃C++某个功能实现复杂臃肿，你自己用C去实现一个，写了一大堆代码，最终在时间和空间复杂度也不会比C++的更好。说白了就是吃力不讨好，耗费时间精力的事情C++已经帮你做好了。

只要知道C++的指导思想是领开销抽象原则，就不会怀疑稍微复杂一点的功能为什么更应该选择C++而不是C，因为你用C实现出来的，不会比C++的更好。你想要的东西，无非只是C++编译器几十年来一直在做的事情而已。

正因为如此，连C编译器都已经改用C++实现。better C不是作为口号喊喊而已。

欢迎关注个人公众号「树屋编程」，目前主要是C/C++相关。我每周会抽出1~3小时写一篇文章发上去，关于zero-overhead principle，我以后应该也会发一篇详细的带例子的。

评论区因为有人吵架我关闭了

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