C++

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
C++
Pojawienie się 1983
Paradygmat wieloparadygmatowy
Typowanie statyczne
Implementacje Borland C++, GCC, Microsoft Visual C++
Pochodne ISO/IEC C++ 1998, ISO/IEC C++ 2003, ISO/IEC C++ 2011
Twórca Bjarne Stroustrup
Platforma sprzętowa wieloplatformowy
Platforma systemowa wieloplatformowy
Książki w Wikibooks Książki w Wikibooks
http://isocpp.org

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 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). W 2009 roku ogłoszono nowy standard (tzw. C++0x), który zaczął obowiązywać od 12 sierpnia 2011 roku[2][3], lecz wciąż oczekuje na opublikowanie (ISO/IEC 14882:2011)[4][5].

Cechy standardów[edytuj | edytuj kod]

Projekt języka C++ usiłuje zachować możliwie jak największą zgodność (na poziomie kodu źródłowego) z językiem C. Zgodność pomiędzy obydwoma językami nie zawsze była całkowita, ale jak dotąd ewentualne różnice były w praktyce nieistotne[6]. 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 dotyczy to wyłącznie C++.

Większość użytecznych programów w C++ wymaga stosowania bibliotek niestandardowych. Są one łatwo dostępne w Sieci zarówno jako produkty własnościowe, jak i jako FLOSS. Programy napisane w C++ mogą korzystać również z zasobów bibliotek języka C.

Język C++ posiada swój oficjalny standard (aktualnie jest to C++11 z 2011).

Język C++ nie jest własnością żadnej osoby, instytucji czy korporacji.

Właściwości języka[edytuj | edytuj kod]

  • Język C++ jest językiem wieloparadygmatowym[7]. Oznacza to, że można w nim stosować jednocześnie różne style programowania, w tym programowanie proceduralne, obiektowe, generyczne, jak również 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)[8].
  • Język C++ ze względu na bardzo rozbudowaną składnię oraz surowe wymogi w zakresie wydajności kodu stanowi duże wyzwanie dla twórców kompilatorów[8].
  • Do dziś (2012) żaden popularny kompilator nie jest w pełni zgodny z obowiązującym standardem języka, aczkolwiek ewentualne niezgodności dotyczą już tylko drugorzędnych cech języka (np. implementacji słowa kluczowego export)[9][10].

Historia[edytuj | edytuj kod]

Język C++ został stworzony w latach osiemdziesiątych XX wieku (pierwsza wersja pojawiła się w 1979 r.) przez Bjarne 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 zmianą wprowadzoną w C++ w stosunku do C było programowanie obiektowe, później jednak zaimplementowano wiele innych ulepszeń, mających uczynić ten język wygodniejszym i bardziej elastycznym od swojego pierwowzoru. Niektóre zmiany w standardzie języka C były 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 ww. operator; dla przykładu:

zapis:

i=i+1; // zmiennej "i" przypisuje jej aktualną wartość, powiększoną o 1

... jest równoważny[11]

++i; // również powiększa wartość zmiennej "i" o 1.
// Uwaga! instrukcja i++ także zwiększa wartość zmiennej, po jej użyciu.

Nazwa C++ jest więc symbolicznym stwierdzeniem, iż jest to język C, unowocześniony, o 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.

Przykładowy program[edytuj | edytuj kod]

Poniższy program wyprowadza na standardowe urządzenie wyjścia napis "Hello world":

#include <iostream>
 
int main()
{
    std::cout << "Hello world\n";
}

Nowe cechy języka C++ względem języka ANSI C z 1989 roku[edytuj | edytuj kod]

Uwaga: niektóre z poniższych elementów trafiły do standardu języka C z 1999 roku (tzw. C99).

  • Możliwość programowania obiektowego:
    • Mechanizmy enkapsulacji:
      • funkcje składowe
      • sekcje prywatne, chronione i publiczne
      • zaprzyjaźnianie funkcji i klas
    • 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
  • 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)
  • Zmiany 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: dynamic_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)

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Wikibooks-logo.svg
Zobacz publikację na Wikibooks:
C++

Przypisy

  1. Stroustrup: FAQ
  2. We have an international standard: C++0x is unanimously approved « Sutter’s Mill
  3. C++0x FAQ
  4. C++0x not before 2010 and without 'concepts' (ang.). The H Open, 2009-07-24. [dostęp 2009-08-30].
  5. GNU Project - Free Software Foundation: GCC 4.4 Release SeriesChanges, New Features, and Fixes (ang.). W: GCC [on-line]. 2011-04-25, 1998-04-22. [dostęp 2011-10-30].
  6. Różnice między C a C++
  7. Bjarne Stroustrup, "Why C++ is not just an Object-Oriented Programming Language" (ang.)
  8. 8,0 8,1 Programowanie w C++ – Grzegorz M. Wójcik (c) 2009 – Historia.
  9. H. Sutter, Why We Can’t Afford Export
  10. GCC 4.4.0 Manual
  11. jest równoważny znaczeniowo, ale wygenerowany przez kompilator kod może być różny. Czas wykonania instrukcji może zależeć od kompilatora jak i od procesora oraz instrukcji występujących przed i po tej instrukcji, dla kompilatorów dobrze optymalizujących kod oba zapisy wygenerują identyczny kod, a nawet w przypadku różnic kodu może wykonać się on w identycznym czasie.

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]