Dlaczego warto nauczyć się języka programowania C++?

Spis treści:

• Jak ewoluował język C++
• Cechy języka
• Jakie rozwiązania zostały z niego wykorzystane
• Czym C++ różni się od innych języków programowania
• Perspektywy C++. Przydatne zasoby do nauki języka

C++ to język programowania, który stanowi podstawę wielu programów, systemów operacyjnych i gier. Popularność języka potwierdza indeks TIOBE, który co roku plasuje C++ w czołówce. Ale skąd bierze się jego popularność? Chodzi o skalę – język ten jest wykorzystywany w wielu obszarach rozwoju oprogramowania. Przykładami są systemy operacyjne Windows i Linux, gry takie jak Doom 3 i Unreal Engine, a także aplikacje finansowe, takie jak Bloomberg Terminal.
Dlatego C++ od dziesięcioleci pozostaje niezbędnym narzędziem dla programistów, którzy chcą tworzyć szybkie, funkcjonalne i niezawodne oprogramowanie.

Jak powstał język C++

Język C++ pojawił się na początku lat 80. Duński programista Bjarne Stroustrup, pracując nad swoim projektem doktorskim w Bell Labs, rozpoczął eksperymenty z rozszerzaniem języka C. Chciał stworzyć bardziej elastyczny i wydajny język, który byłby zdolny do zarządzania złożonymi systemami.

Jednym z najważniejszych wydarzeń w historii języka C++ była jego standaryzacja w 1998 roku. Standard ten, znany jako C++98, ustanowił zasady języka i uczynił go bardziej ustrukturyzowanym i przenośnym. Kolejne aktualizacje standardu wprowadziły znaczące zmiany i uzupełnienia do języka, dodając nowe funkcje i poprawiając składnię. Uczyniły go one bardziej wydajnym i elastycznym, bardziej przenośnym i łatwiejszym w użyciu w różnych obszarach programowania.

Na przykład:

• Standard C++11.Wprowadzono ulepszenia i innowacje, które uczyniły język bardziej nowoczesnym i ekspresyjnym. Wprowadzono wyrażenia lambda, automatyczny typ auto, decltype, zakresy pętli for, semantykę przenoszenia (std::move), inteligentne wskaźniki (std::unique_ptr, std::shared_ptr), wielowątkowość (std::thread, std::mutex) i constexpr. Standard ten zyskał nawet uznanie Marka Elendta, laureata Oscara za najlepsze efekty wizualne w 2017 roku, za stworzenie i rozwój systemu efektów wizualnych i animacji Houdini.
• Standard C++14.Była to aktualizacja ewolucyjna, a nie rewolucyjna, która wprowadziła drobne ulepszenia i poprawki do poprzedniego standardu. Dodano dodatkowe możliwości dla constexpr, bardziej elastyczne wyrażenia lambda, rozszerzony decltype i ulepszenia biblioteki STL.
• Standard C++17.Wprowadził kilka istotnych innowacji, które uprościły kod i dodały nowe funkcjonalności. Na przykład if constexpr, struktury danych std::variant i std::optional, algorytmy równoległe, różne ulepszenia biblioteki standardowej i std::filesystem.
• Standard C++20. Jedna z największych aktualizacji języka w ostatnich latach. Dodano wiele nowych funkcji i ulepszeń. Do najważniejszych zmian należą moduły, współprogramy, koncepcje, zaawansowane szablony, zakresy i poprawki constexpr.

Cechy języka C++

C++ ma wiele funkcji, które czynią go elastycznym, choć skomplikowanym dla początkujących, narzędziem. Funkcje te pomagają jednak tworzyć wydajny, elastyczny i modułowy kod, który może rozwiązywać różne problemy, takie jak:

• Obsługa programowania obiektowego (OOP).C++ w pełni obsługuje programowanie obiektowe (OOP), w tym klasy, dziedziczenie, hermetyzację i polimorfizm. Koncepcje te pomagają pisać modułowy i skalowalny kod poprzez dzielenie go na dyskretne obiekty o określonych cechach i zachowaniach. Dziedziczenie pozwala tworzyć hierarchie klas, co sprzyja ponownemu wykorzystaniu kodu i poprawia jego strukturę.
• Programowanie generyczne (szablony).Szablony w C++ pomagają tworzyć generyczne algorytmy i struktury danych, które działają z różnymi typami danych bez konieczności przekodowywania. Dzięki szablonom programiści piszą uniwersalne i elastyczne funkcje oraz kontenery, upraszczając programowanie.
• Metaprogramowanie. Funkcje C++, takie jak prekompilacja, makra i szablony. Te możliwości pozwalają programistom tworzyć programy, które mogą generować i modyfikować kod w czasie kompilacji. Metaprogramowanie jest często używane do optymalizacji kodu i tworzenia bardziej ekspresyjnych abstrakcji oraz implementacji złożonych algorytmów w czasie kompilacji.

W jakich rozwiązaniach wykorzystano C++

Dzięki swojej wydajności, efektywności i elastyczności, C++ znalazł zastosowanie w różnych obszarach rozwoju. Przykłady zastosowań C++ obejmują:

• Tworzenie oprogramowania.Wiele dużych projektów programistycznych jest opracowywanych w C++, w tym systemy operacyjne, kompilatory i bazy danych. Przykłady: systemy operacyjne Windows i Linux.
• Programowanie systemowe.Język C++ jest używany do tworzenia oprogramowania systemowego – sterowników urządzeń, oprogramowania wbudowanego. Przykłady: sterowniki kart graficznych, oprogramowanie systemowe dla systemów wbudowanych, wyszukiwarki Google i Yandex.
• Branża gier.Język C++ jest aktywnie wykorzystywany do tworzenia gier o wysokiej wydajności i ultrarealistycznym wyglądzie graficznym. Przykłady: gry znanych serii, takich jak Call of Duty, Crysis, Grand Theft Auto, silniki gier Unreal Engine i Unity.
• Systemy wbudowane.Język C++ jest używany w systemach wbudowanych, takich jak mikrokontrolery, systemy samochodowe, sprzęt medyczny i urządzenia przemysłowe. Przykłady: nawigacja samochodowa i zarządzanie silnikiem, urządzenia medyczne do monitorowania stanu zdrowia, sterowniki przemysłowe.
• Aplikacje finansowe. Język ten jest używany do tworzenia aplikacji finansowych – platform transakcyjnych, handlu algorytmicznego i aplikacji analitycznych. Przykłady: platformy transakcyjne Bloomberg Terminal i MetaTrader, algorytmiczne boty handlowe.

Czym różni się C++ od innych języków programowania

W zależności od konkretnych wymagań i preferencji programistów, każde środowisko językowe nadaje się do określonych zadań. C++ jest zazwyczaj wybierane w przypadkach, gdy wymagana jest maksymalna wydajność, kontrola nad zasobami i dostęp do niskopoziomowych możliwości systemu. Rozważmy zalety i wady popularnych języków programowania. Więcej na ten temat możesz przeczytać tutaj.

Python

Zalety:

• Łatwy do nauczenia i użycia, przejrzysta i czytelna składnia.
• Wysoka prędkość tworzenia dzięki dynamicznemu typowaniu i automatycznemu zarządzaniu pamięcią.
• Duża liczba bibliotek zewnętrznych do rozwiązywania różnych problemów.

Wady:

• Niska prędkość wykonywania w porównaniu do języków kompilowanych, takich jak C++.
• Ograniczone możliwości w zakresie programowania systemowego i programów o wysokiej wydajności.

C#

Zalety:

• Integracja z platformą .NET, zapewniająca wysoką wydajność i bezpieczeństwo.
• Język o składni podobnej do Javy. Dlatego jest uważany za atrakcyjniejszą opcję dla programistów znających się na pracy z Javą.
• Obsługa programowania asynchronicznego i LINQ (Language Integrated Query).

Wady:

• Ograniczona przenośność ze względu na zależność od platformy .NET.
• Mniejszy ekosystem bibliotek w porównaniu z Pythonem i Javą.

Perspektywy C++. Przydatne zasoby do nauki języka

Pomimo pojawienia się nowych środowisk programistycznych, C++ pozostaje jednym z najpopularniejszych i najbardziej wpływowych języków na świecie. W 2024 roku znalazł się w pierwszej trójce indeksu TIOBE, a w 2003 i 2022 roku został uznany za język roku. Ankiety przeprowadzone wśród programistów na stronie survey.stackoverflow.co wykazały, że 22,42% respondentów preferuje język C++.

Oczywiście, nie jest to proste, ale zostało stworzone do rozwiązywania poważniejszych problemów. Początkowo początkującym będzie trudniej zrozumieć C++ niż na przykład Pythona. Mają jednak do dyspozycji wiele zasobów, które pomogą im zgłębić ten język i uzyskać profesjonalne wsparcie.

Aby ułatwić nawigację w przepływie informacji, redaktorzy Skillbox.by przygotowali listę przydatnych zasobów do nauki C++.

Literatura:

• Bjarne Stroustrup „Programowanie. C++: Zasady i praktyka” – ta książka, napisana przez twórcę języka, zapewnia jasne i systematyczne wprowadzenie z ćwiczeniami i przykładami kodu. „C++ Primer” autorstwa Stanleya Lippmana, Josée Lajoie i Barbary E. Mu to jedna z najpopularniejszych książek do nauki, obejmująca zarówno podstawy, jak i bardziej zaawansowane tematy. aria-level="1">Andrei Alexandrescu „Nowoczesne projektowanie w C++: Programowanie generyczne i stosowane wzorce projektowe (Nowoczesne projektowanie w C++)” – książka omawia nowoczesne metody projektowania w C++, które pomagają uczynić kod elastycznym i nadającym się do ponownego wykorzystania.

Źródła internetowe:

• Stack Overflow to forum, na którym możesz zadawać pytania i otrzymywać odpowiedzi na wszystkie tematy związane z tworzeniem oprogramowania.
• Forum C++ — forum z aktywną społecznością programistów, na którym możesz zadawać pytania, uczestniczyć w dyskusjach i uzyskiwać porady.
• CppCon — Duża konferencja z prezentacjami ekspertów i specjalistów. Oferuje dogłębne spojrzenie na różne aspekty języka C++.
• Reddit r/cpp — Specjalistyczna Subreddit na Reddicie do dyskusji o C++ i dzielenia się doświadczeniami.
• C++ reference to zasób zawierający obszerną dokumentację i materiały referencyjne na temat C++.