C++
Z Wikipedii
C++ - język programowania ogólnego przeznaczenia.
Umożliwia abstrakcję danych oraz stosowanie kilku paradygmatów programowania: proceduralnego, obiektowego i generycznego. Charakteryzuje się wysoką wydajnością kodu wynikowego, bezpośrednim dostępem do zasobów sprzętowych i funkcji systemowych, łatwością tworzenia i korzystania z bibliotek (napisanych w C++, C lub innych językach), niezależnością od konkretnej platformy sprzętowej lub systemowej (co gwarantuje wysoką przenośność kodów źródłowych) oraz niewielkim środowiskiem uruchomieniowym. Podstawowym obszarem jego zastosowań są aplikacje i systemy operacyjne.
C++ został zaprojektowany przez Bjarne'a Stroustrupa jako rozszerzenie języka C o obiektowe mechanizmy abstrakcji danych i silną statyczną kontrolę typów. Zachowanie zgodności z językiem C na poziomie kodu źródłowego pozostaje jednym z podstawowych celów projektowych kolejnych standardów języka.
W latach 90. XX wieku język C++ zdobył pozycję jednego z najpopularniejszych języków programowania ogólnego przeznaczenia. Na początku XXI wieku liczbę programistów języka C++ szacowano na około 3 miliony [1].
Od 1998 obowiązuje standard ISO/IEC 14882:1998 (Standard for the C++ Programming Language) z drobnymi poprawkami zatwierdzonymi w 2003 r. (ISO/IEC 14882:2003). Ogłoszenie nowego standardu (tzw. C++0x) planowane jest na 2009.
Spis treści |
[edytuj] Cechy standardów
Projekt języka C++ usiłuje zachować możliwie jak największą zgodność (na poziomie kodu źródłowego) z językiem C. Projektanci C++ za idealną uznaliby sytuację, w której język C byłby podzbiorem języka C++ (tj. każdy program w C byłby takim samym programem w C++, ale nie odwrotnie). Zgodność pomiędzy obydwoma językami nie zawsze była całkowita, ale jak dotąd ewentualne różnice były w praktyce nieistotne [1]. Większym problemem związanym ze zgodnością była niekompatybilność kompilatorów języka C++ w zakresie obsługiwanej składni - przez wiele lat programy napisane pod jednym nie działały pod innym. Biblioteki C++ związane z interfejsami systemów nie są przenośne poza ich obręb, co wynika z faktu, że takie interfejsy są specyficzne dla danego systemu i nie jest to specyficzne tylko dla C++.
Większość użytecznych programów w C++ wymaga stosowania bibliotek niestandardowych. Są one łatwo dostępne w Sieci zarówno jako produkty własnościowe, jak i jako FLOSS. W szczególności programy napisane w C++ mogą korzystać z ogromnych zasobów bibliotek języka C.
Język C++ posiada swój oficjalny standard (aktualnie jest to ISO/IEC 14882:2003 z 2003).
Język C++ nie jest własnością żadnej osoby, instytucji czy korporacji.
[edytuj] Właściwości języka
- Język C++ jest językiem wieloparadygmatowym [2]. Oznacza to, ze można w nim stosować jednocześnie różne style programowania, w tym programowanie proceduralne, obiektowe, generyczne, a nawet programować na poziomie asemblera.
- Język C++ zakłada statyczną kontrolę typów; posiada też elementy dynamicznej kontroli typów.
- Język C++ umożliwia bezpośrednie zarządzanie wolną pamięcią.
- Projekt języka zakłada, że żadna nowa (względem języka C) cecha języka C++ nie może mieć negatywnego wpływu na szybkość działania programu lub zapotrzebowanie na pamięć operacyjną. Dzięki temu dobrze napisany program w C++ jest z reguły co najmniej równie szybki, jak jego odpowiednik napisany w C; co więcej, dzięki możliwości zastosowania algorytmów generycznych w wielu przypadkach C++ jest wyraźnie szybszy od C (np. podczas sortowania).
- Język C++ ze względu na bardzo rozbudowaną składnię oraz surowe wymogi w zakresie wydajności kodu stanowi duże wyzwanie dla twórców kompilatorów.
- Do dziś (2007) żaden wiodący kompilator nie jest w pełni zgodny z obowiązującym standardem języka, aczkolwiek ewentualne niezgodności dotyczą już tylko raczej mało pożądanych cech języka (np. implementacji słowa kluczowego
export
).
- Język C++ nie zmusza programistów do wyboru określonego stylu programowania czy stosowania określonych rozwiązań. Otwiera to ogromne pole do popisu dla doświadczonych programistów, jednak powoduje też, że początkujący adepci C++ z reguły tworzą kod bardzo marnej jakości, często nie mając świadomości rzeczywistych efektów działania swojego kodu.
[edytuj] Historia
Język C++ został stworzony w latach osiemdziesiątych XX wieku (pierwsza wersja pojawiła się w 1979 r.) przez Bjarne'a Stroustrupa jako obiektowe rozszerzenie języka C. Poza językiem C, na definicję języka C++ miały wpływ takie języki, jak Simula (z której zaczerpnął właściwości obiektowe) oraz Algol, Ada, ML i Clu.
Początkowo język C++ był dostępny w takim standardzie, w jakim opracowano ostatnią wersję kompilatora Cfront (tłumaczący C++ na C), później opublikowano pierwszy nieformalny standard zwany ARM (Annotated Reference Manual), który sporządzili Bjarne Stroustrup i Margaret Ellis. Standard języka C++ powstał w 1998 roku (ISO/IEC 14882-1998 "Information Technology — Programming Languages — C++"). Standard ten zerwał częściowo wsteczną zgodność z ARM w swojej bibliotece standardowej; jedyne, co pozostało w stanie w miarę nienaruszonym to biblioteka iostream.
Początkowo najważniejszą rzeczą wprowadzoną w C++ w stosunku do C było programowanie obiektowe, później jednak wprowadzono do niego mnóstwo ulepszeń, czyniąc ten język wygodniejszym i bardziej elastycznym od swojego pierwowzoru. Nie od rzeczy jest też wspomnieć, że niektóre zmiany w standardzie języka C były w większości zainspirowane językiem C++ (np. słowo inline w C99).
Nazwa języka została zaproponowana przez Ricka Mascitti w 1983 roku, kiedy to po raz pierwszy użyto tego języka poza laboratorium naukowym. Odzwierciedla ona fakt, że język ten jest rozszerzeniem języka C. Wcześniej używano nazwy "C z klasami". Nazwa języka C++ nawiązuje do faktu bycia "następcą języka C", przez użycie w niej operatora inkrementacji "++". Inkrementacja to zwiększenie liczby o 1, w języku C++ do jej wykonania wykorzystywany jest w/w operator; dla przykładu:
zapis:
i=i+1; // zmiennej "i" przypisujemy jej aktualną wartość, powiększoną o 1
... jest równoważny:
i++; // również powiększamy wartość zmiennej "i" o 1.
Nazwa C++ jest więc symbolicznym stwierdzeniem, iż jest to język C, unowocześniony, o znacznie większych możliwościach.
Pierwsze kompilatory języka C++, podobnie jak Cfront, były wyłącznie translatorami na język C. Kompilatory takie dostępne są i dziś. Jednym z nich jest Comeau C++ — jeden z niewielu kompilatorów oferujących pełne wsparcie dla standardu języka. Pierwszym kompilatorem natywnym (produkującym od razu kod asemblerowy) dla języka C++ był g++ z pakietu GCC, którego pierwszym autorem był Michael Tiemann, założyciel Cygnus Solutions.
Obecnie (2007) trwają prace nad rewizją i rozszerzeniem standardu C++ zwane roboczo C++0x. Wprawdzie przewidziane są nieznaczne zmiany w samym języku C++, ale rozszerzana jest przede wszystkim biblioteka standardowa języka. Rozszerzenia te znane są pod nazwą TR1 (od Technical Report No. 1) i zawierają przede wszystkim komponenty przejęte z biblioteki Boost.
[edytuj] Przykładowy program
Poniższy program wyprowadza napis "Hello world!" (tekst po podwójnym ukośniku to komentarz):
#include <iostream> #include <cstdlib> int main() // od funkcji main rozpoczyna się wykonanie programu w C++ { std::cout << "Hello world!\n"; // wyprowadzenie tekstu na standardowe wyjście return EXIT_SUCCESS; // wyjscie i zwrócenie do systemu informacji // o prawidłowym zakończeniu }
[edytuj] Nowe cechy języka C++ względem języka ANSI C z 1989 roku
Uwaga: niektóre z poniższych elementów trafiły do standardu języka C z 1999 roku (tzw. C99).
- Udogodnienia związane z programowaniem obiektowym:
- Mechanizmy enkapsulacji:
- funkcje składowe
- sekcje prywatne, chronione i publiczne
- zaprzyjaźnianie funkcji
- Klasy, jako rozszerzenie struktury o funkcje składowe, enkapsulację, dziedziczenie i polimorfizm
- Obiekty, będące instancjami klas
- Dziedziczenie (w tym dziedziczenie wielobazowe)
- Metody wirtualne dostarczające polimorfizm
- Konstruktory (służące również do niejawnej konwersji; później dodano również możliwość zakazania niejawnej konwersji przez konstruktor za pomocą explicit)
- Destruktory, czyli funkcja wywoływana niejawnie przed (ściśle ustalonym) usunięciem obiektu
- Operatory new i delete
- Dynamiczna kontrola typów (RTTI), czyli dynamiczne (sprawdzane w czasie wykonywania) rzutowanie pomiędzy typami spokrewnionych klas, oraz określanie typu w czasie wykonywania (operatory dynamic_cast i typeid)
- Słowo kluczowe this (dostęp do obiektu, na rzecz którego wołana jest metoda)
- Wskaźniki do składowych (pól i metod)
- Metody i pola statyczne
- Mechanizmy enkapsulacji:
- Udogodnienia związane z programowaniem generycznym:
- Szablony (wzorce) klas i funkcji
- Włączenie do biblioteki standardowej generycznej biblioteki STL
- Obsługa wyjątków:
- Deklaracja wychwytywania wyjątków: try ... catch
- Deklaracja wywoływania wyjątku: throw
- Deklaracja ograniczania wyjątków: throw(...) (określanie, jakie wyjątki mogą być propagowane z danej funkcji/metody)
- Udogodnienia natury ogólnej:
- Przestrzenie nazw i operator zasięgu ::
- Traktowanie definicji zmiennych i obiektów jak zwykłych instrukcji
- Dynamiczna inicjalizacja zmiennych globalnych i lokalnych zmiennych statycznych (tzn. mogą być inicjalizowane wartością funkcji)
- Możliwość uzyskania dostępu do przesłoniętej zmiennej globalnej za pomocą operatora ::
- Referencje
- Słowa kluczowe const, volatile (również C99) i mutable (usuwanie modyfikatora const z podanego pola, jeśli taki został nadany całemu obiektowi)
- Przeciążanie funkcji
- Przeciążanie operatorów
- Funkcje rozwijalne (inline) (również C99)
- Nowy typ logiczny bool i stałe true i false (również C99, z tym że w C++ są to słowa kluczowe)
- "Szeroki" typ znakowy, wchar_t (również C99) wraz ze wszystkimi zależnościami (np. klasy strumieniowe, w tym
wiostream
, oraz dodatkowe pliki nagłówkowe, np. wstring) - Operatory precyzyjnego rzutowania: static_cast (rzutowanie tylko pomiędzy typami, z uwzględnieniem hierarchii klas), reinterpret_cast (rzutowanie wymuszone tylko pomiędzy typami) i const_cast (rzutowanie zmieniające modyfikatory typu const i volatile)
Przypisy
[edytuj] Zobacz też
[edytuj] Linki zewnętrzne
- (en) Komitet standaryzacyjny ISO C++
- (en) FAQ prowadzone przez Bjarne Stroustrupa
- (en) The C++ Resources Network
- (en) Opis standardowych bibliotek C/C++
Tutoriale
- (pl) Tutorial C++ "Od zera do gier kodera" na stronie gamedev.pl
- (pl) Michał Małecki, "C++ bez cholesterolu"
- (pl) Zaawansowane CPP (materiały dydaktyczne MIMUW)
- (pl) Samouczki z C++
ABAP • Ada • AWK • Asembler • C • C++ • C# • COBOL • Common Lisp • D • F# • Forth • Fortran • GAUSS • Icon • Java • JavaScript • Lisp • Lustre• Modula 2 • Ocaml • Oberon • Object Pascal • Objective-C • Pascal • Perl • PHP • PL/SQL • Python • REXX • Ruby • SAS 4GL • sh • Smalltalk • Snobol • SQL • Visual Basic • VB.NET • XUL
Akademickie: Comal • Eiffel • Haskell • Logo • MCPL • ML • Nemerle • Prolog • Scheme
Historyczne: ALGOL • APL • BASIC • Clipper • JAS • MUMPS • PLAN • PL/I • PL/M • SAKO • SAS (asembler) • Simula
Ezoteryczne: INTERCAL • Brainfuck • BeFunge • Unlambda • Malbolge • Whitespace • FALSE • HQ9+ • Shakespeare • Whirl • Ook