Почему С++ считают самым мощным и сложным языком программирования?
В нашей очередной статье из цикла про языки программирования мы расскажем про особенности и возможности C++, историю его возникновения и развития, а также преимущества и недостатки. Кроме того, из нее вы узнаете о ключевых сферах применения С++, его отличиях от другого популярного языка С, а еще о том, насколько сложно освоить си плюс плюс для начинающих.
Содержание:
1. История возникновения и развития языка С++
2. Возможности языка С++
3. Преимущества языка С++
4. Недостатки языка С++
5. Различия между С и С++
6. Где и для чего применяют С++?
7. Заключение
C++ принадлежит к числу наиболее востребованных и широко распространенных языков программирования. По данным недавнего рейтинга от GitHub, C++ занял 7-ю строчку в списке из топ-10 самых популярных ЯП за 2021 год. А не менее авторитетный индекс TIOBE определил его на почетное третье место в списке самых популярных языков программирования (по состоянию на декабрь 2021 года).
Не менее важно то, что этот язык не теряет свою популярность уже почти 40 лет, а сфера его применения охватывает множество разнообразных IT-направлений – от операционных систем и драйверов для устройств до серверов и компьютерных игр.
История возникновения и развития языка С++
С++ – это компилируемый язык общего назначения, который поддерживает различные парадигмы программирования, в том числе процедурное программирование, объектно-ориентированное программирование и обобщённое программирование. Объединяет в себе характеристики высокоуровневых и низкоуровневых ЯП.
Язык программирования си плюс плюс был создан в 1983 году датским программистом Бьерном Страуструпом. Он усовершенствовал уже существовавший тогда язык С, добавив в него часть функционала другого ЯП Simula – а именно, возможности работы с классами и объектами. Кроме того, С++ получил виртуальные функции, ссылки, константы, перегрузку функций и операторов, а также ряд других возможностей.
Таким образом, Страуструп создал комбинированный ЯП С++, который обзавелся классами – одним из ключевых элементов объектно-ориентированного программирования. В классах содержатся как сами данные, так и управляющий ими программный код.
В 1985 году Бьерн Страуструп выпустил свою знаменитую книгу под названием «Язык программирования С++», которая стала первым в истории его описанием. В 1989 году программист подготовил и представил общественности вторую версию языка С++ 2.0. В ней он получил целый ряд обновлений, в том числе шаблоны, исключения, пространства имён, новые способы приведения типов и булевский тип.
Интересно, что международный стандарт языка C++: ISO/IEC 14882:1998 «Standard for the C++ Programming Language» был ратифицирован только в 1998 году. До этого момента язык дорабатывался и обновлялся только самим Страуструпом, который также самостоятельно составлял ряд печатных работ с описанием языка, справочным руководством и прочими материалами.
Важной особенностью языка С++ считается несовместимость объектного кода, созданного разными компиляторами. Из-за этого сторонним разработчикам пришлось выпустить множество стандартов для конкретных архитектур и операционных систем. В 2003 году появился стандарт C++ ISO/IEC 14882:2003 с рядом исправленных ошибок и недочетов. В 2005 году был выпущен отчёт Library Technical Report 1 (кратко называемый TR1) с набором расширений стандартной библиотеки.
В 2011 году разработчики представили стандарт С++11, в котором присутствовали расширения стандартной библиотеки из TR1 и ряд дополнений в ядре языка. Следующий стандарт С++14 был разработан в 2014 году, он включал уточнения и исправления ошибок предыдущей версии. В 2017 году появился стандарт С++17, из него были удалены некоторые устаревшие элементы и добавлены параллельные версии стандартных алгоритмов.
Актуальная на сегодняшний день версия языка – это С++20, выпущенная в 2020 году. Ключевым ее нововведением считается поддержка модулей.
Возможности языка С++
Среди основных особенностей языка С++ выделяют следующие.
- ООП. По сути, С++ представляет собой язык С с поддержкой объектно-ориентированного программирования. Наличие классов придают ему три ключевые свойства ООП: наследование, инкапсуляцию и полиморфизм. В теле определения класса указываются как объявление, так и определение функций, во втором случае функция является встраиваемой.
- Типы. В С++ доступен ряд встроенных типов, которые почти полностью идентичны типам данных в языке С. К ним относятся символьные, целочисленные знаковые, целочисленные беззнаковые, с плавающей точкой и логический (bool). Также в языке присутствует понятие ссылок, а еще rvalue-ссылки и передаваемые ссылки (начиная со стандарта С++11).
- Наследование. С++ поддерживает множественное наследование классов, при котором классы наследуют друг от друга реализацию. Также здесь существует возможность добавления полей и функций классом-наследником, вместе с переопределением функций базового класса. Базовые классы указываются в заголовке описания класса. Поддерживается публичное, защищённое или закрытое наследование.
- Полиморфизм. Язык дает возможность использовать одно имя, чтобы задавать общие для всего класса действия. Выполнение каждого конкретного действия определяется типом данных. С его помощью можно сделать программы менее сложными, разрешая использование того же интерфейса для задания единого класса действий. С++ поддерживает параметрический и динамический полиморфизм. Первый представлен аргументами по умолчанию для функций, перегрузкой функций и механизмом шаблонов. Второй реализуется при помощи иерархии наследования и виртуальных методов.
- Инкапсуляция. Эта особенность в С++ происходит путем указания уровня доступа к членам класса, которые бывают открытыми (public), защищенными (protected) и закрытыми (private). Отличие структур от классов в языке С++ заключается в том, что члены и базовые классы у структуры по умолчанию публичные, а у класса – собственные.
- Стандартная библиотека. В С++ она содержит набор классов и функций, написанных на базовом языке. Она имеет поддержку нескольких основных контейнеров, функций для работы с ними, объектов-функций, основных типов строк и потоков, некоторых языковых особенностей и т.д. Включает часть стандартной библиотеки языка С. Включает такие разделы, как поддержка языка, стандартные контейнеры, основные утилиты, итераторы, алгоритмы, строки, ввод-вывод, локализация, диагностика, числа.
- Шаблоны. В С++ они предназначены для кодирования обобщенных алгоритмов без привязки к типам данных, значениям по умолчанию, размерам буферов и другим параметрам. Язык предусматривает возможность создания шаблонов функций и классов с определенными параметрами в виде любого типа или значения одного из допустимых типов.
Преимущества языка С++
Программирование на си плюс плюс имеет целый ряд важных преимуществ, которые выгодно выделяют его на фоне других языков программирования.
- Производительность. С++ обладает очень высокими показателями вычислительной производительности, что также обеспечивает достойную скорость исполнения кода. Кроме того, он не нагружает программы, а еще предъявляет минимальные требования к устройствам, на которых они запускаются.
- Универсальность. С++ поддерживает разные парадигмы программирования, что предоставляет разработчикам обширное пространство для действий. Компиляторы этого языка присутствуют на каждой операционной системе, а большинство написанных на С++ программ легко можно перенести с одной платформы на другую.
- Востребованность. Вот уже не первое десятилетие С++ является классическим языком разработки системного ПО и софта для микропроцессоров. Этот язык востребован во множестве IT-направлений, на нем пишется программное обеспечение всех возможных уровней – от драйверов и утилит до программных комплексов. С++ используют в самых передовых и инновационных сферах, включая IoT, робототехнику, веб, игры, мобильные приложения, нейросети, системы моделирования, прогнозирования и т.д.
- Польза для изучения других ЯП. Обучение С++ поможет освоить основы других популярных языков программирования, в том числе С#, Java и JavaScript. Он является эталонным языком классического программирования, поэтому при успешном изучении С++ у вас не возникнет проблем с освоением более современных ЯП с упрощенной структурой.
- Регулярные обновления и разнообразие обучающих материалов. С++ регулярно обновляется, в ходе чего выпускаются новые стандарты языка с доработками и улучшениями. Последней версией на сегодняшний день является С++20, выпущенная в декабре 2020 года. Ведется разработка следующего стандарта языка под названием С++23. Кроме того, он имеет обширное глобальное сообщество программистов, которые активно делятся друг с другом шаблонами, библиотеками, элементами кода и другой полезной информацией. Есть большое количество учебной литературы и интернет-ресурсов для обучения, можно найти немало курсов и уроков по программированию С++ в онлайне и офлайне.
Недостатки языка С++
Вместе с тем, С++ обладает и некоторыми недостатками. Перечислим самые весомые из них.
- Сложность изучения. Если вас интересует, как быстро выучить язык программирования С++, то сделать это маловероятно. Изучение этого языка требует немало времени и полной концентрации внимания, также нелишней будет предварительная подготовка: базовые навыки программирования, знания о работе операционных систем и т.д. С++ – это язык с многолетним бэкграундом, он активно развивается в течение почти 40 лет. Каждые три года выходит новый стандарт С++, в котором не только добавляются новые возможности, но и усложняются конструкции.
- Требовательность к чистоте кода. С++ предъявляет весьма серьезные требования к чистоте кода, а ошибки в нем с высокой долей вероятности могут привести к неправильной работе программы или полному отказу ее работоспособности. Кроме того, в процессе поиска ошибок здесь довольно сложно определить неверное применение механизмов ссылок, указателей и перегрузок.
- Сложность написания кода. В ходе программирования на С++ нужно учитывать целый ряд нюансов, включая отслеживание типов данных, контроль выделения и освобождения памяти и т.д. На этом языке довольно непросто писать кроссплатформенный код, разрабатывая программы с возможностью запуска на разных платформах. Если вы хотите раскрыть весь потенциал С++, то для этого придется освоить его на высоком уровне, чтобы превзойти другие языки в эффективности и быстродействии.
Различия между С и С++
Язык С++ был разработан на основе С, поэтому они имеют практически идентичный синтаксис и команды. Впрочем, у них заметно различаются парадигмы программирования, так как С++ направлен на объектно-ориентированное программирование, а С на структурное и процедурное программирование.
По сравнению с С, С++ имеет более сложный код, который может быть затруднительно портировать на другие платформы. Что же касается стандартного С, то он является менее строгим и на нем легче создавать мультиплатформенные приложения. Главным отличием С++ выступает наличие классов и объектов, в то время как обычный С имеет только структуры и переменные такого же типа.
С++ поддерживает классическое наследование в стиле ООП, тогда как в С наследование является структурой внутри структуры. Также в С++ глобальную переменную можно объявлять только один раз, а в С – несколько раз. В С++ есть обработка исключений и перегрузка операторов, а в С их нужно создавать самостоятельно и перегрузка операторов отсутствует.
В целом, С++ отличается от С и ряда других языков программирования своей повышенной сложностью и непредсказуемостью. При написании кода на нем довольно легко ошибиться, но довольно непросто потом найти допущенные ошибки.
Где и для чего применяют С++?
С++ имеет целый ряд востребованных сфер применения, к которым относятся следующие.
- Компьютерные игры. С++ считается одним из самых быстрых и производительных языков программирования. На нем было создано множество популярных игр (Counter-Strike, StarCraft: Brood War, Diablo I, World of Warcraft), игровые движки Unity и Unreal Engine, операционные системы игровых консолей PlayStation и Xbox и многое другое.
- Программное обеспечение. С++ оптимально подходит для разработки разных видов и форматов ПО. Например, на этом языке написан графический редактор Adobe Photoshop (как и Illustrator c Adobe Premiere), интернет-браузеры Mozilla Firefox и Internet Explorer, система онлайн-бронирования отелей Amadeus, а также движки поисковых систем Google и Yandex. Кроме того, С++ активно используют при создании высоконагруженных приложений – для майнинга криптовалют, глубокого обучения нейросетей (deep learning), систем управления базами данных, роботов торговых бирж и т.д. Еще на С++ написано множество ПО Microsoft, включая ОС Windows, Microsoft Office и Visual Studio.
- Научные исследования. Реализация численных методов на С++ помогает решать ряд задач вычислительной математики (системы алгебраических уравнений и т.д.), при помощи этого языка моделируют химические среды и физические процессы, обрабатывают экспериментальные данные и т.д. Еще С++ используют при разработке программного обеспечения для авиакосмической отрасли, в том числе для самолетов-истребителей, телескопа Hubble и роверов NASA.
- Искусство. Возможности С++ также задействуются техническими художниками, при исследовании акустических эффектов и написании современных музыкальных композиций, а еще в генеративном искусстве при разработке алгоритмов для генерации предметов живописи и скульптур.
Заключение
С++ вот уже не первое десятилетие считается одним из самых популярных языков программирования, благодаря его чрезвычайно высокой производительности и скорости вычислений. Вместе с тем, это довольно сложный и запутанный ЯП, поэтому быстро выучить си плюс плюс для чайников вряд ли возможно. К преимуществам С++ (кроме мощности и производительности) также относят универсальность, большой выбор обучающих материалов и широкую сферу применения.
Среди основных недостатков этого ЯП выделяют сложность изучения и написания кода, а еще высокую требовательность к его чистоте. С++ активно используется при разработке различного ПО, начиная от операционных систем и драйверов устройств, заканчивая компьютерными играми и игровыми движками, программами для нейросетей и майнинга криптовалют. Кроме того, он нашел применение в научных и аэрокосмических разработках, и даже в современном искусстве.
Почти любая работа в интернете связана с множеством рутинных действий. Среди них перенос лидов из рекламных каналов в CRM, отправка почтовых или SMS-рассылок, копирование данных между электронными таблицами и другие однообразные задачи.
Но вы можете автоматизировать эти и другие процессы с помощью нашей платформы ApiX-Drive. Достаточно подключить к ней свои рабочие сервисы и настроить передачу данных — обо всем остальном система позаботиться за вас. Попробуйте ApiX-Drive, это быстро и просто!