زبان برنامه نویسی C++

مرور کلی

C++ یک زبان برنامه‌نویسی چندمنظوره است که به‌طور گسترده‌ای برای توسعه نرم‌افزارهای سیستم و کاربردی، توسعه بازی، درایورها و برنامه‌های کلاینت-سرور استفاده می‌شود. این زبان با تمرکز بر عملکرد، کارایی و انعطاف‌پذیری طراحی شده است و به همین دلیل انتخابی محبوب برای برنامه‌های با عملکرد بالا به شمار می‌آید. C++ یک گسترش از زبان برنامه‌نویسی C است که ویژگی‌های شی‌گرا و قابلیت‌های برنامه‌نویسی عمومی را ارائه می‌دهد و در عین حال کارایی برنامه‌نویسی سطح پایین را حفظ می‌کند.

جنبه‌های تاریخی

ایجاد و توسعه اولیه

C++ توسط بیارنه استروستروپ در آزمایشگاه‌های بل در اوایل دهه 1980 ایجاد شد. استروستروپ این پروژه را به‌عنوان یک گسترش از زبان C آغاز کرد که به‌خاطر کارایی و کنترل بر منابع سیستم، از محبوبیت بالایی برخوردار بود. هدف این بود که ویژگی‌هایی را اضافه کند که از برنامه‌نویسی شی‌گرا (OOP) پشتیبانی کند و به ساختار بهتر نرم‌افزار، کپسوله‌سازی داده‌ها و بازاستفاده از کد کمک کند.

تکامل و نقاط عطف

اولین نسخه C++ که به‌طور اولیه "C با کلاس‌ها" نامیده می‌شد، در سال 1983 پیاده‌سازی شد. این نسخه مفاهیم پایه‌ای شی‌گرایی مانند کلاس‌ها و وراثت پایه را معرفی کرد. با بلوغ زبان، چندین بازنگری انجام شد که منجر به انتشار استاندارد C++98 شد که زبان را رسمی کرد و ویژگی‌هایی مانند الگوها و کتابخانه الگوی استاندارد (STL) را شامل می‌شد.

در دهه 2000، C++ با استاندارد C03 بیشتر بهبود یافت که عمدتاً ناهماهنگی‌های موجود در C98 را اصلاح کرد. C11 که در سال 2011 منتشر شد، ویژگی‌های قابل توجهی مانند کلیدواژه auto، حلقه‌های مبتنی بر دامنه، عبارات لامبدا و اشاره‌گرهای هوشمند را معرفی کرد. استانداردهای بعدی، از جمله C14، C17 و C20، بهبودهای بیشتری مانند بایندینگ‌های ساختاری، پشتیبانی از همزمانی و بهبود متاپروگرام‌نویسی الگو را معرفی کردند.

وضعیت کنونی

امروز، C++ یک زبان محبوب است که در حوزه‌های مختلفی از جمله توسعه بازی، سیستم‌های توکار، محاسبات با عملکرد بالا و برنامه‌های مقیاس بزرگ استفاده می‌شود. جامعه آن همچنان در حال تکامل است و به‌طور مداوم به کتابخانه استاندارد، ابزارها و چارچوب‌ها کمک می‌کند. C++ مدرن بر روی نحو ایمن‌تر، بیانگرتر و آسان‌تر تأکید دارد در حالی که ویژگی‌های عملکردی خود را حفظ می‌کند.

ویژگی‌های نحو

برنامه‌نویسی شی‌گرا

C++ از پارادایم‌های برنامه‌نویسی شی‌گرا پشتیبانی می‌کند و امکان ایجاد اشیایی را فراهم می‌کند که داده‌ها و رفتار را کپسوله می‌کنند. به عنوان مثال:

class Animal {
public:
    void speak() {
        std::cout << "حیوان صحبت می‌کند" << std::endl;
    }
};

Animal dog;
dog.speak();  // خروجی: حیوان صحبت می‌کند

الگوها

الگوهای C++ امکان برنامه‌نویسی عمومی را فراهم می‌کنند و به توابع و کلاس‌ها اجازه می‌دهند با هر نوع داده‌ای کار کنند:

template <typename T>
T add(T a, T b) {
    return a + b;
}

int result = add(5, 10);  // با اعداد صحیح کار می‌کند

بارگذاری مجدد عملگرها

C++ به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا نحوه کار عملگرها با انواع تعریف‌شده توسط کاربر را تعریف کنند و خوانایی کد را افزایش دهند:

class Point {
public:
    int x, y;
    Point operator+(const Point& other) {
        return Point{x + other.x, y + other.y};
    }
};

Point p1{1, 2}, p2{3, 4};
Point p3 = p1 + p2;  // از عملگر + بارگذاری مجدد شده استفاده می‌کند

مدیریت استثناها

C++ پشتیبانی داخلی برای مدیریت استثناها فراهم می‌کند و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا خطاها را به‌طور روان مدیریت کنند:

try {
    throw std::runtime_error("خطا رخ داده است");
} catch (const std::exception& e) {
    std::cout << e.what() << std::endl;  // خروجی: خطا رخ داده است
}

کتابخانه الگوی استاندارد (STL)

C++ شامل STL است که ساختارهای داده و الگوریتم‌های مفیدی را فراهم می‌کند:

#include <vector>
#include <algorithm>

std::vector<int> numbers = {1, 2, 3};
std::sort(numbers.begin(), numbers.end());  // وکتور را مرتب می‌کند

RAII (دریافت منبع برابر با مقداردهی اولیه)

C++ از RAII استفاده می‌کند و به‌طور خودکار تخصیص و آزادسازی منابع را مدیریت می‌کند:

class Resource {
public:
    Resource() { /* تخصیص منابع */ }
    ~Resource() { /* آزادسازی منابع */ }
};

void function() {
    Resource res;  // منابع زمانی که res از دامنه خارج می‌شود پاک می‌شوند
}

Constexpr

کلیدواژه constexpr اجازه می‌دهد تا عبارات در زمان کامپایل ارزیابی شوند و عملکرد را بهبود بخشند:

constexpr int square(int x) {
    return x * x;
}

int result = square(5);  // در زمان کامپایل ارزیابی می‌شود

اشاره‌گرهای هوشمند

C++11 اشاره‌گرهای هوشمند را برای مدیریت خودکار حافظه معرفی کرد و نشت حافظه را کاهش داد:

#include <memory>

std::unique_ptr<int> ptr(new int(42));  // به‌طور خودکار زمانی که از دامنه خارج می‌شود حذف می‌شود

عبارات لامبدا

توابع ناشناس، که به‌عنوان عبارات لامبدا شناخته می‌شوند، به اختصار و خوانایی کد کمک می‌کنند:

auto sum = [](int a, int b) { return a + b; };
int result = sum(3, 4);  // result برابر با 7 است

پشتیبانی از چندنخی

C++11 امکاناتی برای چندنخی معرفی کرد و برنامه‌نویسی همزمان را ممکن ساخت:

#include <thread>

void threadFunction() {
    std::cout << "رشته در حال اجرا است" << std::endl;
}

std::thread t(threadFunction);
t.join();  // منتظر می‌ماند تا رشته تمام شود

ابزارها و زمان‌های اجرا برای توسعه‌دهندگان

کامپایلرها و مفسرها

C++ عمدتاً کامپایل می‌شود. کامپایلرهای محبوب شامل:

IDEها

C++ می‌تواند در محیط‌های توسعه یکپارچه (IDE) مختلفی توسعه یابد:

ساخت یک پروژه

پروژه‌ها در C++ معمولاً با استفاده از سیستم‌های ساخت مانند Makefiles، CMake یا ابزارهای یکپارچه در IDEها ساخته می‌شوند. به عنوان مثال، با CMake، یک CMakeLists.txt ساده به شکل زیر خواهد بود:

cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
project(MyProject)
add_executable(MyExecutable main.cpp)

کاربردهای C++

C++ در دامنه‌های وسیعی از کاربردها استفاده می‌شود:

مقایسه با زبان‌های مرتبط

C++ روابط و مقایسه‌هایی با چندین زبان برنامه‌نویسی دارد:

نکات ترجمه منبع به منبع

ترجمه C++ به زبان‌های دیگر یا بالعکس معمولاً نیاز به توجه دقیق به ویژگی‌هایی مانند مدیریت حافظه، مدیریت استثناها و الگوها دارد.

ابزارهای موجود برای ترجمه منبع به منبع

هنگام کار با این ابزارها، ضروری است که کد ترجمه‌شده را از نظر دقت، کارایی و حفظ منطق کد اصلی بررسی کنید.