ภาษาการเขียนโปรแกรม C++

ภาพรวม

C++ เป็นภาษาการเขียนโปรแกรมทั่วไปที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการพัฒนาซอฟต์แวร์ระบบและแอปพลิเคชัน การพัฒนาเกม ไดรเวอร์ และแอปพลิเคชันแบบไคลเอนต์-เซิร์ฟเวอร์ ถูกออกแบบมาโดยมุ่งเน้นที่ประสิทธิภาพ ประสิทธิผล และความยืดหยุ่น ทำให้เป็นตัวเลือกที่ชื่นชอบสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการประสิทธิภาพสูง C++ เป็นการขยายของภาษาการเขียนโปรแกรม C โดยมีฟีเจอร์การเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุและความสามารถในการเขียนโปรแกรมทั่วไป ในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพของการเขียนโปรแกรมระดับต่ำ

ด้านประวัติศาสตร์

การสร้างและการพัฒนาเบื้องต้น

C++ ถูกสร้างขึ้นโดย Bjarne Stroustrup ที่ Bell Labs ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 Stroustrup เริ่มโครงการนี้เป็นการขยายของภาษา C ซึ่งเป็นที่นิยมอยู่แล้วเนื่องจากประสิทธิภาพและการควบคุมทรัพยากรของระบบ เป้าหมายคือการเพิ่มฟีเจอร์ที่สนับสนุนการเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุ (OOP) เพื่อให้มีโครงสร้างซอฟต์แวร์ที่ดีขึ้น การห่อหุ้มข้อมูล และการนำโค้ดกลับมาใช้ใหม่

การพัฒนาและเหตุการณ์สำคัญ

เวอร์ชันแรกของ C++ ซึ่งเดิมเรียกว่า “C with Classes” ถูกนำไปใช้ในปี 1983 โดยได้แนะนำแนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุ เช่น คลาสและการสืบทอดพื้นฐาน เมื่อภาษาเติบโตขึ้น มันได้ผ่านการปรับปรุงหลายครั้ง นำไปสู่การปล่อยมาตรฐาน C++98 ซึ่งได้ทำให้ภาษามีความเป็นทางการและรวมฟีเจอร์เช่น เทมเพลตและ Standard Template Library (STL)

ในทศวรรษ 2000 C++ ได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมด้วยมาตรฐาน C03 ซึ่งแก้ไขความไม่สอดคล้องที่พบใน C98 C11 ซึ่งปล่อยในปี 2011 ได้แนะนำฟีเจอร์ที่สำคัญ เช่น คำสำคัญ auto, ลูปแบบช่วง, การแสดงออกแบบ lambda และสมาร์ทพอยเตอร์ มาตรฐานถัดไป รวมถึง C14, C17 และ C20 ได้แนะนำการปรับปรุงเพิ่มเติม เช่น การผูกโครงสร้าง การสนับสนุนการทำงานพร้อมกัน และการปรับปรุงการเขียนโปรแกรมเมตาเทมเพลต

สถานะปัจจุบัน

ปัจจุบัน C++ เป็นภาษาที่ได้รับความนิยมในหลายโดเมน รวมถึงการพัฒนาเกม ระบบฝังตัว การคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง และแอปพลิเคชันขนาดใหญ่ ชุมชนของมันยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่องด้วยการมีส่วนร่วมในห้องสมุดมาตรฐาน เครื่องมือ และเฟรมเวิร์ก C++ สมัยใหม่เน้นการใช้ไวยากรณ์ที่ปลอดภัยกว่า มีความหมายมากขึ้น และใช้งานง่ายขึ้น ในขณะที่ยังคงรักษาลักษณะประสิทธิภาพ

ฟีเจอร์ไวยากรณ์

การเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุ

C++ สนับสนุนพาราไดม์การเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุ ซึ่งอนุญาตให้สร้างวัตถุที่ห่อหุ้มข้อมูลและพฤติกรรม ตัวอย่างเช่น:

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

Animal dog;
dog.speak();  // ผลลัพธ์: Animal speaks

เทมเพลต

เทมเพลตใน C++ ช่วยให้การเขียนโปรแกรมทั่วไปเป็นไปได้ โดยอนุญาตให้ฟังก์ชันและคลาสทำงานกับประเภทข้อมูลใด ๆ:

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

int result = add(5, 10);  // ใช้งานกับจำนวนเต็ม

การโอเวอร์โหลดโอเปอเรเตอร์

C++ อนุญาตให้นักพัฒนากำหนดวิธีการทำงานของโอเปอเรเตอร์กับประเภทที่ผู้ใช้กำหนด ซึ่งช่วยเพิ่มความอ่านง่ายของโค้ด:

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;  // ใช้โอเปอเรเตอร์ + ที่โอเวอร์โหลด

การจัดการข้อยกเว้น

C++ มีการสนับสนุนการจัดการข้อยกเว้นในตัว ซึ่งช่วยให้นักพัฒนาจัดการข้อผิดพลาดได้อย่างราบรื่น:

try {
    throw std::runtime_error("เกิดข้อผิดพลาด");
} catch (const std::exception& e) {
    std::cout << e.what() << std::endl;  // ผลลัพธ์: เกิดข้อผิดพลาด
}

Standard Template Library (STL)

C++ รวม STL ซึ่งให้โครงสร้างข้อมูลและอัลกอริธึมที่มีประโยชน์:

#include <vector>
#include <algorithm>

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

RAII (Resource Acquisition Is Initialization)

C++ ใช้ RAII ซึ่งจัดการการจัดสรรและการปล่อยทรัพยากรโดยอัตโนมัติ:

class Resource {
public:
    Resource() { /* จัดสรรทรัพยากร */ }
    ~Resource() { /* ปล่อยทรัพยากร */ }
};

void function() {
    Resource res;  // ทรัพยากรจะถูกทำความสะอาดเมื่อ res ออกจากขอบเขต
}

Constexpr

คำสำคัญ constexpr อนุญาตให้ประเมินนิพจน์ในเวลาคอมไพล์ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ:

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

int result = square(5);  // ประเมินในเวลาคอมไพล์

สมาร์ทพอยเตอร์

C++11 แนะนำสมาร์ทพอยเตอร์เพื่อจัดการหน่วยความจำโดยอัตโนมัติ ลดการรั่วไหลของหน่วยความจำ:

#include <memory>

std::unique_ptr<int> ptr(new int(42));  // ถูกลบโดยอัตโนมัติเมื่อออกจากขอบเขต

การแสดงออกแบบ Lambda

ฟังก์ชันที่ไม่มีชื่อ ซึ่งเรียกว่า การแสดงออกแบบ lambda ช่วยเพิ่มความกระชับและความอ่านง่ายของโค้ด:

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

การสนับสนุนการทำงานพร้อมกัน

C++11 แนะนำฟีเจอร์สำหรับการทำงานพร้อมกัน ซึ่งอนุญาตให้การเขียนโปรแกรมแบบขนาน:

#include <thread>

void threadFunction() {
    std::cout << "Thread running" << std::endl;
}

std::thread t(threadFunction);
t.join();  // รอให้เธรดเสร็จสิ้น

เครื่องมือและรันไทม์สำหรับนักพัฒนา

คอมไพเลอร์และอินเตอร์พรีเตอร์

C++ ส่วนใหญ่จะถูกคอมไพล์ คอมไพเลอร์ที่ได้รับความนิยมได้แก่:

IDEs

C++ สามารถพัฒนาในสภาพแวดล้อมการพัฒนาที่รวมกัน (IDEs) หลายแห่ง:

การสร้างโปรเจกต์

โปรเจกต์ใน C++ มักจะถูกสร้างขึ้นโดยใช้ระบบการสร้างเช่น Makefiles, CMake หรือเครื่องมือที่รวมอยู่ใน IDEs สำหรับตัวอย่าง ด้วย CMake ไฟล์ CMakeLists.txt ที่ง่ายจะมีลักษณะดังนี้:

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

การใช้งาน C++

C++ ถูกนำไปใช้ในหลากหลายแอปพลิเคชัน:

การเปรียบเทียบกับภาษาที่เกี่ยวข้อง

C++ มีความสัมพันธ์และการเปรียบเทียบกับหลายภาษาการเขียนโปรแกรม:

เคล็ดลับการแปลจากแหล่งข้อมูลสู่แหล่งข้อมูล

การแปล C++ เป็นภาษาหรือในทางกลับกันมักต้องพิจารณาอย่างรอบคอบเกี่ยวกับฟีเจอร์ต่าง ๆ เช่น การจัดการหน่วยความจำ การจัดการข้อยกเว้น และเทมเพลต

เครื่องมือการแปลจากแหล่งข้อมูลสู่แหล่งข้อมูลที่มีอยู่

เมื่อทำงานกับเครื่องมือเหล่านี้ สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบโค้ดที่แปลแล้วเพื่อความถูกต้อง ประสิทธิภาพ และการรักษาโลจิกของโค้ดต้นฉบับ