معرفی زبان برنامه نویسی ++C و 9 کاربرد مهم آن

++C یکی از قدیمی‌ترین و قدرتمندترین زبان‌های برنامه‌ نویسی است. این زبان، نسخه پیشرفته و توسعه‌یافته زبان برنامه‌نویسی C است، اگرچه ++C بسیار ساختارمند و ایمن‌تر از زبان C است زیرا بر اساس OOP است. ++C یک زبان سطح میانی، همه‌منظوره و شی‌گرا است. ++C یک زبان چند‌ پلتفرمی(Cross-Platform) است که می‌تواند برای ایجاد اپلیکیشن‌هایی با کارایی بالا استفاده شود. تقریباً تمام برنامه‌ها و سیستم‌هایی که استفاده می‌کنید، به زبان C یا ++C نوشته شده است. کاربردهای ++C را تقریباً در همه برنامه‌های امروزی از جمله ویندوز، مرورگر‌های وب، بازی‌ها یا نرم‌افزارهای ویرایش ویدیو می‌توان یافت. حتی اگر قبلاً هرگز در ++C کد نویسی نکرده‌اید، به طور غیرمستقیم در حین اجرای یک برنامه از آن استفاده کرده‌اید زیرا اکثر نرم افزار های‌کاربردی در ++C نوشته شده‌اند.

تاریخچه زبان ++C

تاریخچه زبان‌ برنامه نویسی ++C به سال 1979 باز می‌گردد، زمانی که “بی‌یارنه استراس‌تروپ (Bjarne Stroustrup)“، در حال کار بر روی تز دکترای خود بود؛ یکی از زبان‌هایی که استراس‌تروپ فرصت کار با آن را داشت، زبانی به نام سیمولا(Simula) بود که همانطور که از نامش پیداست زبانی است که عمدتاً برای شبیه‌سازی طراحی شده است. زبان سیمولا 67 (نسخه‌ای که استراس‌تروپ با آن کار می‌کرد) به عنوان اولین زبانی در نظر گرفته می‌شود که از الگوی برنامه‌نویسی شی‌گرا پشتیبانی می‌کند.

استراس‌تروپ متوجه شد که این زبان برای توسعه نرم‌افزار بسیار مفید است، با این حال این زبان برای استفاده عملی بسیار کند بود. مدت کوتاهی پس از آن، او کار بر روی زبان “C with Classes” را آغاز کرد، که همانطور که از نام آن پیداست قرار بود نسخه‌ای گسترش یافته از زبان C باشد. هدف او افزودن قابلیت برنامه‌نویسی شی‌گرا به زبان C بود. زبان او شامل کلاس‌ها، وراثت، خط‌بندی، آرگومان‌های پیش‌فرض توابع و بررسی تایپ قوی علاوه بر تمامی ویژگی‌های زبان C بود. پس از توسعه این زبان، استراس‌تروپ نام آن را به ++C تغییر داد.

تفاوت زبان برنامه نویسی C و ++C

زبان برنامه‌نویسی C و ++C کد‌های دستوری مشابهی دارند. تفاوت اصلی بین C و ++C، پشتیبانی ++C از برنامه‌نویسی شی‌گرا و کلاس‌ها است؛ همچنین در زبان ++C قابلیت استفاده مجدد از کد وجود دارد.

مزایای زبان ++C

1. سریع و قدرتمند

هر چقدر زبان برنامه‌نویسی به زبان ماشین نزدیک‌تر باشد، سرعت آن بیشتر است. به دلیل اینکه زبان برنامه‌نویسی ++C یک زبان سطح میانی محسوب می‌شود، سرعت آن از زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا مانند پایتون بیشتر است.

2. شی‌گرایی

برنامه‌نویسی رویه‌ای در مورد نوشتن توابعی است که عملیاتی را بر روی داده انجام می‌دهند در حالی که برنامه‌نویسی شی‌گرا در مورد ایجاد اشیایی است که هم داده و هم توابع را شامل می‌‎شوند. این نوع برنامه‌نویسی مزایای زیادی نسبت به برنامه‌نویسی رویه‌ای دارد:

1. سرعت بیشتر و راحت‌تر برای اجرا
2. ساختار واضحی برای برنامه‌ها فراهم می‌کند
3. جلوگیری از تکرار کد و راحت‌تر برای دیباگ و اصلاح برنامه
4. کاهش زمان مورد نیاز برای توسعه اپلیکیشن‌ها

3. مدیریت حافظه

++C از تخصیص حافظه پویا (Dynamic Memory Allocation) پشتیبانی می‌کند که این ویژگی امکان مدیریت و کنترل کامل حافظه را به برنامه‌نویس می‌دهد. این ویژگی باعث می‌شود از حافظه کامپیوتر بهینه استفاده شود و میزان استفاده از منابع کاهش یابد.

4.سازگاری با زبان C

++C بسیار شبیه به C است؛ از آنجایی که ++C نسخه گسترش یافته C است، کامپایلر زبان ++C بیش از 99٪ از برنامه های C را بدون تغییر یک خط کد، کامپایل می‌کند.

5. اشاره‌گر ها

اشاره‌گر یک متغیر است که آدرس متغیر دیگر را در خود ذخیره می‌کند. از اشاره‌گر‌ها برای دسترسی و تغییر مقادیر حافظه استفاده می‌شود. این ویژگی در ++C باعث کاهش کد و بهبود عملکرد برنامه می‌شود. موارد استفاده از اشاره‌گر:

• انتقال تابع به تابع دیگر
• برای تخصیص اشیاء جدید در ساختار داده هرم (Heap)
• تکرار کردن عناصر در آرایه‌ها یا ساختار‌های داده دیگر
• پیاده سازی ساختار داده
• برنامه‌نویسی در سطح سیستم

6. انجمن‌ها و منابع

++C به عنوان یکی از قدیمی‌ترین و محبوب‌ترین زبان برنامه‌نویسی، از طرف جامعه وسیع توسعه‌دهندگان پشتیبانی می‌شود. بخش بزرگی از این جامعه با اضافه کردن کتابخانه‌ها و رفع مشکلات این زبان، به بهبود عملکرد ++C کمک می‌کنند. همچنین این برنامه‌نویسان اغلب در کانال‌های رسمی و انجمن‌های آنلاین (و آفلاین) به عیب‌یابی مشکلات، ارائه آموزش‌ها و مستندسازی نکات کمک می‌کنند. به همین دلیل، یافتن پاسخ یا راه حل برای مشکلات موجود در کد یا عیب‌یابی و اشکال زدایی برنامه های ++C بسیار ساده است. علاوه بر این، از آنجایی که این زبان بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد، سطحی از امنیت شغلی را فراهم می‌کند، زیرا این زبان در آینده قابل پیش‌بینی از بین نمی‌رود و در واقع به پشتیبانی و به‌روزرسانی ادامه خواهد داد.

7. چند پارادایمی

++C یک زبان برنامه‌نویسی چند پارادایمی است. اصطلاح “پارادایم” به سبک برنامه‌نویسی اشاره دارد. که شامل منطق، ساختار و رویه برنامه می‌باشد. G انرژی، امری و شی‌گرا سه پارادایم ++C هستند.

++C یک زبان برنامه‌نویسی چند پارادایمی است. اصطلاح “پارادایم” به سبک برنامه‌نویسی اشاره دارد که شامل منطق، ساختار و رویه برنامه می‌باشد. برنامه‌نویسی رویه‌ای (Procedural)، شی‌گرا(Object-Oriented) و عمومی(Generic)، پارادایم‌هایی هستند که به صورت عمومی در C++ استفاده می‌شوند.

کاربرد های زبان برنامه نویسی ++C

1. سیستم عامل

++C نقش مهمی را در سیستم عامل‌های شناخته شده از جمله Mac OS و Windows تا سیستم عامل‌های گوشی موبایل مانند ios دارد. در حالت کلی سیستم عامل‌ها باید سریع و کارآمد باشند. با استفاده از قابلیت‌های ++C در زبان‌های سطح پایین، توسعه‌دهندگان می‌توانند ساختار کد را به گونه‌ای شکل دهند که کوچک‌ترین بخش یک سیستم عامل هم سریع باشد.

2. بازی

یکی از کاربرد‌های گسترده ++C، توسعه بازی است. از آنجایی که این زبان برنامه‌نویسی به سخت افزار نزدیک است، می‌توان به سادگی سخت‌افزار را دستکاری کرد و پیچیدگی بازی‌های سه‌بعدی را کاهش داد. برخی از بازی‌های ساخته شده توسط ++C:

1. Counter-Strike
2. World of Warcraft
3. Star Craft
4. God of War

همچنین ساخت موتور‌های بازی مانند Unreal Engine و کنسول‌‎های بازی مانند Xbox و Play Station توسط ++C انجام شده است.

3. مرورگر

به دلیل سرعت بالای زبان ++C، موتور‌های مفسر در مرورگر‌ها توسط این زبان برنامه‌نویسی می‌شود. موتور‌های مفسر باید سرعت بالایی داشته باشند تا کاربران برای بارگزاری صفحات وب منتظر نمانند. ++C نقش کلیدی را در مرورگر‌هایی مانند موزیلا فایرفاکس، گوگل کروم و اپرا ایفا می‌کند. از این زبان برای توسعه بک اند و انتقال اطلاعات وب سایت‌ها استفاده می‌شود. ++C کمک می‌کند این کار‌ها با سرعت و حداقل تاخیر انجام شود.

4. دیتابیس

از ++C برای ساخت نرم‌افزار‌های مدیریت دیتابیس استفاده می‌شود. دو دیتابیس محبوب، MySQL و PostgreSQL با زبان ++C نوشته شده‌اند.

5. کامپایلر

کامپایلر یا مترجم اکثر زبان‌های برنامه‌نویسی در C و ++C توسعه یافته است؛ به این دلیل که زبان‌های C و ++C در مقایسه با دیگر زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا، در سطح پایین‌تری قرار دارند و به زبان ماشین نزدیک‌تر هستند.

6. سوئیچ

به دلیل اینکه ++C یکی از سریع‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی است، از این زبان برای برنامه‌نویسی روتر‌ها، سوئیچ‌های تلفن و کاوشگر‌های فضایی استفاده می‌شود.

7. گرافیک

همه‌ی نرم‌افزار‌های گرافیکی نیازمند اجرا و تفسیر سریع هستند؛ استفاده از زبان ++C در این زمینه، باعث کاهش تاخیر در عملکرد برنامه می‌شود. برای توسعه نرم‌افزار‌هایی که شامل پردازش تصاویر دیجیتال و پردازش گرافیکی سطح بالا می‌شوند، از زبان ++C برای برنامه‌نویسی بخش بک اند استفاده می‌شود.

8. برنامه‌های بانکی

نرم افزار‌های بانکی چندین میلیون معاملات را به صورت روزانه انجام می‌دهند و نیازمند همزمانی بالا و تاخیر پایین هستند. ++C به دلیل پشتیبانی از Multi Threading (چند نخی) و سرعت بالا، به زبان برنامه‌نویسی مقدم برای نرم‌‌فزار‌های بانکی تبدیل شده است.

9. دستگاه‌های IoT

IoT (اینترنت اشیا) یک اصطلاح جامع است که به دستگاه‌های فیزیکی یا اشیائی اشاره می‌کند که به اینترنت متصل می‌شوند و اطلاعات جمع‌آوری شده را بین دستگاه‌های دیگر با استفاده از اینترنت مبادله می‌کنند. زبان ++C یکی از برگزیده‌ترین زبان‌ها برای توسعه نرم‌افزار‌ها و دستگاه‌های IoT است. ++C به عنوان نسخه گسترش یافته زبان C قابلیت برنامه‌نویسی تعبیه شده (Embedded Programming) و پروژه‌های سطح پایین را دارد که برای توسعه IoT ضروری است.

خلاصه

زبان ++C به عنوان موتور نامرئی دنیا شناخته می‌شود. به واسطه سرعت و بازدهی بالایی که زبان ++C ارائه می‌دهد، از ماشین‌های مکانیکی گرفته تا دستگاه قهوه‌ساز و ساعت‌های هوشمند تماما با زبان ++C برنامه ریزی شده‌اند یا رد پایی از آن دارند. یادگیری این زبان در مراحل اولیه باعث درک عمیق‌تر و مفهومی‌تر برنامه‌نویسی می‌شود. اگر قصد یادگیری یک زبان برنامه‌نویسی را دارید و هنوز زبان مورد علاقه خود را انتخاب نکرده‌اید پیشنهاد ما به شما ++C است.