هر آن چیز که برای آموزش زبان برنامه نویسی c++ باید بدانید!

در دنیا امروز کامپیوتر و کارهایی که می توان با آن انجام داد یکی از ابزار های مهم برای سپری کردن زندگی روزمره است و کسی که با کامپیوتر و کاربرد هایش آشنایت ندارد می توان گفت انجام کار های روزمره خیلی می تواند برایش سخت باشد. یکی از بهترین کاربرد های کامپیوتر، برنامه نویسی است، زبان های برنامه نویسی زیادی در دنیای امروز وجود دارد که هر کدام از آن ها کاربرد منحصر به فرد خودشان را دارند، به نکات اولیه ای که برای آموزش زبان برنامه نویسی باید بدانید شما را آشنا می کنیم.

زبان برنامه نویسی چیست و به چی کسی برنامه نویسی می گویند؟

اکنون همه شما می دانید که کامپیوتر یک وسیله الکترونیکی است که می تواند بسیاری از وظایف محاسباتی را انجام دهد. اما از آنجایی که این یک ماشین است و نمی تواند هیچ کاری را به تنهایی انجام دهد بنابراین برای انجام هرکاری با استفاده از رایانه یا یک دستورالعمل هایی را به این رایانه ارائه دهیم و طبق دستورالعمل ما این رایانه ها کار خواهند کرد، این دستورالعمل هایی که به این رایانه داده می شود برنامه نام دارد و شخصی که قرار است این دستورالعمل ها را بنویسید یا اینکه این دستورالعمل ها را ارائه دهد برنامه نویس نامیده می شود. اکنون زبانی که این دستورالعمل ها به آن نوشته می شوند یا این برنامه نوشته می شوند زبان برنامه نویسی نام دارد

کاربرد های زبان های برنامه نویسی و انواع آن:

برنامه نویسان از هر یک از زبان های برنامه نویسی که در دنیا شناخته شده است استفاده می کنند و برنامه کامپیوتری یا دستورالعمل هایی را می نویسند و طبق این برنامه ها کامپیوتر کار می کند، c++ یکی از زبان های برنامه نویسی است که می توان از آن برای نوشتن برنامه های کامپیوتری استفاده کرد، به غیر از زبان برنامه نویسی c++  زبان های برنامه نویسی زیادی وجود دارد برای مثال زبان برنامه نویسی c، c شارپ، java، php، پایتون و... (برای اطلاعات بیش تر با زبان برنامه نویسی پایتون کلیک کنید)

زبان برنامه نویسی c++ چرا و چه زمانی ایجاد شد؟

زبان برنامه نویسی c++ توسط  Bjarne stroustrup و تیمش در سال 1979 در آزمایشگاه های بل نیو جرسی ایجاد شد و زمانی که این زبان ایجاد شد مستقیما آن را c++ نمی نامند بلکه آن را c نام گذاری کردنند تا به امروز زبان برنامه نویسی c یکی از معروف ترین زبان های برنامه نویسی است اما زبان برنامه نویسیc  محدودیت های خاص خود را دارد، سال به سال ظرفیت محاسباتی رایانه ها افزایش می یابد و همچنین پیچدگی برنامه نویسی افزایش می یابد در حال حاضر ایراد زبان برنامه نویسی  c این بود که پیچیدگی برنامه نویسی افزایش یافته است و نرم افزار ها بزرگتر می شوند به همین علت مدیرت و نوشتن کد با استفاده از زبان برنامه نویسی c برای آن کار های پیچیده محاسباتی دشوار بود، بنابراین Bjarne stroustrup و تیمش شروع به کار بر روی زبان برنامه نویسی  cکردند و به آن ویژگی های زیادی اضافه کردنند. ویژگی های برنامه نویسی شی گرا بود و سپس این زبان جدید را به نام c with classes نام گذاری کردند. Class در واقع بخشی از برنامه نویسی شی گرا است. برنامه نویسی شی گرا یک رویکرد برنامه نویسی کاملا متفاوت از رویکرد برنامه نویسی مورد استفاده در زبان  c  است و در اینجا ویژگی های برنامه نویسی شی گرا که به این  c  با کلاس ها اضافه شد عمدتا تحت تاثیر زبان برنامه نویسی شی گرا دیگری بود که در آن زمان وجود داشت که به نام67 simula نام گذاری شد اکنون زبان جدیدی که در آن ایجاد شده است و در آن  c with classes است انتخاب بهتری برای نوشتن برنامه هایی که برنامه نویسان باید برخی از عملیات برنامه نویسی پیچیده را انجام می دهند و بعد از آن در سال 1983 این c with classes را با c++ تغیر نام دادند حالا نکته جالب این است که این ++ در واقع یک عملگر از زبان  c  است و این ++ یک عملگر افزایشی است و از آنجایی که این زبانه جدید است، یک افزایش یا مرحله بعدی زبان  c  که می دانید آن را  c++ نام گذاری کرده اند.

ویژگی های زبان برنامه نویسی c++:

همانطور که همه ما می دانیم که زبان برنامه نویسیC++ پسوند زبان C است، ویژگی های زیادی دارد که C ندارد. ویژگی هایی مانند برنامه نویسی بین پلتفرم و سطح متوسط ​​به C++ نسبت به بسیاری از زبان های برنامه نویسی برتری می بخشد. ما این آموزش را اختصاص می دهیم تا شما را با ویژگی های C++ آشنا کنیم.ویژگی های مختلف زبان برنامه نویسی C++ در زیر آورده شده است و هرکدام از این ویژگی های زبان برنامه نویسی c++ را به اختصار توضیح خواهیم داد.

1. ساده(Simple)
2. انواع داده های چکیده(Abstract Data types)
3. مستقل از ماشین یا قابل حمل(Machine Independent or Portable)
4. زبان برنامه نویسی سطح متوسط(Mid-level programming language)
5. زبان برنامه نویسی ساخت یافته(Structured programming language)
6. کتابخانه غنی(Rich Library)
7. مدیریت حافظه(Memory Management)
8. تالیف سریعتر(Quicker Compilation)
9. اشاره گرها(Pointers)
10. بازگشت(Recursion)
11. قابل توسعه(Extensible)
12. شی گرا(Object-Oriented)
13. مبتنی بر کامپایلر(Compiler based)
14. قابلیت استفاده مجدد(Reusability)
15. استانداردهای ملی(National Standards)
16. خطاها به راحتی شناسایی می شوند(Errors are easily detected)
17. قدرت و انعطاف پذیری(Power and Flexibility)
18. زبان قوی تایپ شده(Strongly typed language)
19. تعریف مجدد اپراتورهای موجود(Redefine Existing Operators)
20. مدل سازی مسائل دنیای واقعی(Modeling Real-World Problems)
21. وضوح(Clarity)

1. ساده(Simple):

زبان برنامه نویسی C++ زبان ساده ای است زیرا یک رویکرد ساختاریافته (برای تقسیم مشکل به بخش ها)، مجموعه ای غنی از توابع کتابخانه، انواع داده و غیره را ارائه می دهد.

2. انواع داده های چکیده(Abstract Data types):

در  زبان برنامه نویسی C++، انواع داده های پیچیده به نام Abstract Data Types (ADT) را می توان با استفاده از کلاس ها ایجاد کرد.

3. مستقل از ماشین یا قابل حمل(Machine Independent or Portable):

زبان برنامه نویسی ++C یک زبان قابل حمل است و برنامه های ساخته شده در آن بر روی ماشین های مختلف قابل اجرا هستند.

4. زبان برنامه نویسی سطح متوسط(Mid-level programming language):

زبان برنامه نویسی C++ شامل هر دو زبان برنامه نویسی سطح پایین و زبان سطح بالا است، بنابراین به عنوان یک زبان برنامه نویسی سطح متوسط ​​و متوسط ​​شناخته می شود. برای توسعه برنامه های کاربردی سیستم مانند هسته، درایور و غیره استفاده می شود.

5. زبان برنامه نویسی ساخت یافته(Structured programming language):

زبان برنامه نویسی C++ یک زبان برنامه نویسی ساخت یافته است. در این می توانیم برنامه را با استفاده از توابع به چند قسمت تقسیم کنیم.

6. کتابخانه غنی(Rich Library):

زبان برنامه نویسی C++ بسیاری از توابع داخلی را ارائه می دهد که توسعه را سریع می کند. کتابخانه های مورد استفاده در برنامه نویسی C++ عبارتند از:

• <iostream>
• <cmath>
• <cstdlib>
• <fstream>

7. مدیریت حافظه(Memory Management):

زبان برنامه نویسی C++ تکنیک های مدیریت بسیار کارآمدی را ارائه می دهد. اپراتورهای مختلف مدیریت حافظه به صرفه جویی در حافظه و بهبود کارایی برنامه کمک می کنند. این عملگرها حافظه را در زمان اجرا تخصیص می دهند و به آن اختصاص می دهند. برخی از اپراتورهای رایج مدیریت حافظه موجود زبان برنامه نویسی C++ جدید هستند، حذف و غیره.

8. تالیف سریعتر(Quicker Compilation):

برنامه هایزبان برنامه نویسی  C++ معمولا فشرده هستند و سریع اجرا می شوند. از این رو زمان کامپایل و اجرای زبانزبان برنامه نویسی  C++ سریع است.

9. اشاره گرها(Pointers):

زبان برنامه نویسیC++ ویژگی اشاره گرها را فراهم می کند. ما می توانیم از اشاره گرها برای حافظه، ساختارها، توابع، آرایه و غیره استفاده کنیم.

10. بازگشت(Recursion):

در زبان برنامه نویسی C++ می‌توانیم تابع درون تابع را فراخوانی کنیم. قابلیت استفاده مجدد کد را برای هر تابع فراهم می کند.

11. قابل توسعه(Extensible):

برنامه های زبان برنامه نویسی C++ را می توان به راحتی گسترش داد زیرا افزودن ویژگی های جدید به برنامه موجود بسیار آسان است.

12. شی گرا(Object-Oriented):

در زبان برنامه نویسی C++، مفاهیم شی گرا مانند پنهان کردن داده، کپسوله سازی و انتزاع داده ها را می توان به راحتی با استفاده از مشخصه های دسترسی کلاس، خصوصی، عمومی و حفاظت شده پیاده سازی کرد. شی گرا توسعه و نگهداری را آسان تر می کند.

13. مبتنی بر کامپایلر(Compiler based):

زبان برنامه نویسیC++ یک زبان برنامه نویسی مبتنی بر کامپایلر است، به این معنی که هیچ برنامه C++ را نمی توان بدون کامپایل اجرا کرد. کامپایلر زبان برنامه نویسی C++ به راحتی در دسترس است و فضای بسیار کمی برای ذخیره سازی نیاز دارد. ابتدا باید برنامه خود را با استفاده از کامپایلر کامپایل کنیم و سپس می توانیم برنامه خود را اجرا کنیم.

14. قابلیت استفاده مجدد(Reusability):

با استفاده از وراثت توابع، برنامه های نوشته شده در زبان برنامه نویسی C++ می توانند در هر برنامه دیگری از C++ استفاده مجدد شوند. می‌توانید بخش‌های برنامه را در فایل‌های کتابخانه ذخیره کنید و آنها را در پروژه‌های برنامه‌نویسی بعدی خود به سادگی با گنجاندن فایل‌های کتابخانه فراخوانی کنید. برنامه های جدید را می توان در زمان کمتری توسعه داد زیرا کد موجود می تواند دوباره استفاده شود. همچنین می توان چندین تابع با نام یکسان تعریف کرد که وظایف متفاوتی را انجام می دهند. به عنوان مثال: abs () برای محاسبه قدر مطلق عدد صحیح، شناور و عدد صحیح طولانی استفاده می شود.

15. استانداردهای ملی(National Standards):

زبان برنامه نویسی++C دارای استانداردهای ملی مانندANSI است.

16. خطاها به راحتی شناسایی می شوند(Errors are easily detected):

نگهداری برنامه های زبان برنامه نویسی ++C آسان تر است زیرا خطاها به راحتی قابل شناسایی و اصلاح هستند. همچنین قابلیتی به نام مدیریت استثنا برای پشتیبانی از مدیریت خطا در برنامه شما ارائه می دهد.

17. قدرت و انعطاف پذیری(Power and Flexibility):

زبان برنامه نویسی++C یک زبان قدرتمند و منعطف است زیرا بیشتر سیستم عامل قدرتمند یونیکس انعطاف پذیر و مدرن به زبان C++ نوشته شده است. بسیاری از کامپایلرها و مفسرها برای زبان های دیگر مانند FORTRAN، PERL، Python، PASCAL، BASIC، LISP و غیره به زبان C++ نوشته شده اند. برنامه های C++ برای حل مسائل فیزیک و مهندسی و حتی برای جلوه های ویژه متحرک برای فیلم ها استفاده شده است.

18. زبان قوی تایپ شده(Strongly typed language):

فهرست آرگومان‌های هر فراخوانی تابع در حین کامپایل بررسی می‌شود. اگر عدم تطابق نوع بین آرگومان های واقعی و رسمی وجود داشته باشد، در صورت امکان تبدیل ضمنی اعمال می شود. در صورتی که تبدیل ضمنی امکان پذیر نباشد یا تعداد آرگومان ها نادرست باشد، زمان کامپایل رخ می دهد.

19. تعریف مجدد اپراتورهای موجود(Redefine Existing Operators):

زبان برنامه نویسیC++ به برنامه نویس اجازه می دهد تا معنای عملگرهای موجود مانند +، - را دوباره تعریف کند. به عنوان مثال، عملگر "+" را می توان برای جمع کردن دو عدد و به هم پیوستن دو رشته استفاده کرد.

20. مدل سازی مسائل دنیای واقعی(Modeling Real-World Problems):

برنامه های نوشته شده در زبان برنامه نویسی C++  برای مشکلات مدل سازی در دنیای واقعی تا حد امکان به دیدگاه کاربر مناسب هستند.

21. وضوح(Clarity):

کلمات کلیدی و توابع کتابخانه ای که در زبان برنامه نویسی C++ استفاده می شود شبیه کلمات رایج انگلیسی است.

کاربرد های زبان برنامه نویسی c++:

پس از بررسی ویژگی های زبان برنامه نویسی C++،  به برخی از زمینه های جالب توجهی بپردازیم که در آنها C++ بطور رایج مورد استفاده قرار می گیرد. چند نمونه از کاربرد های زبان برنامه نویسی c++ در ادامه مقاله بررسی می کنیم.

1. سیستم های عامل(Operating Systems):

مایکروسافت ویندوز باشد یا Mac OSX یا لینوکس - همه آنها در C++ برنامه ریزی شده اند. C/C++ ستون فقرات تمام سیستم عامل های شناخته شده است، زیرا یک زبان برنامه نویسی قوی و سریع است که آن را به گزینه ای ایده آل برای توسعه یک سیستم عامل تبدیل می کند. علاوه بر این، C بسیار نزدیک به زبان اسمبلی است که بیشتر به نوشتن ماژول‌های سیستم عامل سطح پایین کمک می‌کند.

2.مرورگرها(Browsers):

موتورهای رندر مرورگرهای وب به دلیل سرعتی که ارائه می دهد به زبان برنامه نویسی C++ برنامه ریزی می شوند. موتورهای رندر به اجرای سریع تری نیاز دارند تا مطمئن شوند که کاربران مجبور نیستند منتظر نمایش محتوا روی صفحه باشند. در نتیجه، چنین سیستم‌هایی با تأخیر کم از ++C به عنوان زبان برنامه‌نویسی استفاده می‌کنند.

3. کتابخانه ها(Libraries):

بسیاری از کتابخانه های سطح بالا از C++ به عنوان زبان برنامه نویسی اصلی استفاده می کنند. به عنوان مثال، چندین کتابخانه یادگیری ماشینی از C++ در backend به دلیل سرعت آن استفاده می کنند. Tensorflow، یکی از پرکاربردترین کتابخانه های یادگیری ماشینی، از C++ به عنوان زبان برنامه نویسی Backend استفاده می کند. چنین کتابخانه‌هایی به محاسبات با کارایی بالا نیاز دارند زیرا شامل ضرب ماتریس‌های بزرگ به منظور آموزش مدل‌های یادگیری ماشین هستند. در نتیجه، عملکرد حیاتی می شود. C++ در چنین کتابخانه هایی به کمک می آید.

4. گرافیک(Graphics):

همه برنامه های گرافیکی نیاز به رندر سریع دارند مانند مرورگرهای وب، زبان برنامه نویسیC++ در اینجا نیز به کاهش تاخیر کمک می کند. نرم افزارهایی که از بینایی کامپیوتر، پردازش تصویر دیجیتال، پردازش گرافیکی پیشرفته استفاده می کنند - همه آنها از C++ به عنوان زبان برنامه نویسی باطن استفاده می کنند. حتی بازی های محبوبی که از نظر گرافیکی سنگین هستند از C++ به عنوان زبان برنامه نویسی اولیه استفاده می کنند. سرعتی که C++ در چنین شرایطی ارائه می دهد به توسعه دهندگان در گسترش مخاطبین هدف کمک می کند زیرا یک برنامه بهینه شده می تواند حتی بر روی دستگاه های پایین رده ای که قدرت محاسباتی بالایی در دسترس ندارند اجرا شود.

5. برنامه های کاربردی بانکی(Banking Applications):

یکی از پرکاربردترین سیستم های بانکداری مرکزی - Infosys Finacle از زبان برنامه نویسی C++ به عنوان یکی از زبان های برنامه نویسی باطن استفاده می کند. برنامه های بانکی میلیون ها تراکنش را به صورت روزانه پردازش می کنند و نیاز به پشتیبانی همزمان بالا و تاخیر کم دارند. C++ به‌دلیل سرعت و پشتیبانی چند رشته‌ای که از طریق کتابخانه‌های قالب استاندارد مختلف که به عنوان بخشی از کیت برنامه‌نویسی C++ ارائه می‌شوند، به‌طور خودکار به انتخاب ترجیحی در چنین برنامه‌هایی تبدیل می‌شود.

6. سیستم های ابری(Cloud Systems):

سازمان‌های بزرگی که سیستم‌های ذخیره‌سازی ابری و سایر سیستم‌های توزیع‌شده را توسعه می‌دهند، از C++ نیز استفاده می‌کنند، زیرا به خوبی با سخت‌افزار ارتباط برقرار می‌کند و با بسیاری از ماشین‌ها سازگار است. سیستم های ذخیره سازی ابری از فایل-سیستم های مقیاس پذیر استفاده می کنند که نزدیک به سخت افزار کار می کنند. C++ در چنین شرایطی به یک انتخاب ارجح تبدیل می شود زیرا به سخت افزار نزدیک است و همچنین کتابخانه های چند رشته ای در C++ همزمانی و تحمل بار بالایی را ارائه می دهند که در چنین سناریوهایی بسیار مورد نیاز است.

7. پایگاه های داده(Databases):

Postgres و MySQL دو تا از پرکاربردترین پایگاه های داده در زبان برنامه نویسی C++ و C نوشته شده اند که پیشروی زبان برنامه نویسی C++ است. این پایگاه‌های اطلاعاتی تقریباً در همه برنامه‌های معروفی که همه ما در زندگی روزمره از آنها استفاده می‌کنیم - Quora، YouTube و غیره استفاده می‌شوند.

8. سیستم های جاسازی شده(Embedded Systems):

سیستم‌های تعبیه‌شده مختلف مانند ماشین‌های پزشکی، ساعت‌های هوشمند و غیره از C++ به عنوان زبان برنامه‌نویسی اولیه استفاده می‌کنند، زیرا زبان برنامه نویسی C++ در مقایسه با سایر زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا به سطح سخت‌افزار نزدیک‌تر است.

9. کلیدهای تلفن(Telephone Switches):

به دلیل این واقعیت که یکی از سریع ترین زبان های برنامه نویسی است، زبان برنامه نویسیC++ به طور گسترده در برنامه نویسی سوئیچ های تلفن، روترها و کاوشگرهای فضایی استفاده می شود.

10. کامپایلرها(Compilers):

کامپایلرهای زبان های برنامه نویسی مختلف از C و C++ به عنوان زبان برنامه نویسی Backend استفاده می کنند. این به دلیل این واقعیت است که هر دو زبان C و C++ سطح نسبتاً پایین‌تری هستند و به سخت‌افزار نزدیک‌تر هستند و بنابراین گزینه ایده‌آلی برای چنین سیستم‌های کامپایل هستند. اینها چند مورد از کاربردها و کاربردهای زبان برنامه نویسی C++ هستند. اکنون بیایید در مورد مزایای C++ نسبت به سایر زبان های برنامه نویسی بیشتر بدانیم.

مزایای زبان برنامه نویسی c++:

C++ دارای 2 ویژگی زیر است که آن را در اکثر برنامه ها به یک انتخاب ترجیحی تبدیل می کند:

1. سرعت: 

زبان برنامه نویسی C++ سریعتر از سایر زبان های برنامه نویسی است و پشتیبانی همزمان عالی را ارائه می دهد. این باعث می شود در مناطقی که عملکرد بسیار مهم است و تأخیر مورد نیاز بسیار کم است مفید باشد. چنین الزاماتی همیشه در سرورهای پر بار مانند وب سرورها، سرورهای برنامه، سرورهای پایگاه داده و غیره رخ می دهد. C++ نقش کلیدی در چنین سرورهایی دارد.

2. نزدیک‌تر به سخت‌افزار:

زبان برنامه نویسی C++ نسبت به بسیاری از زبان‌های برنامه‌نویسی دیگر مانند پایتون و غیره به سخت‌افزار نزدیک‌تر است. این باعث می‌شود در مناطقی که نرم‌افزار با سخت‌افزار همراه است و پشتیبانی سطح پایین در سطح نرم‌افزار مورد نیاز است، مفید باشد.

به دنبال یادگیری زبان برنامه نویسی C++ هستید؟  آموزش زبان برنامه نویسی ++C که توسط گروه آموزشی پارس پژوهان برگزار می شود را از دست ندید. اگر در مورد ویژگی ها، کاربردها و مزایای زبان برنامه نویسی C++ سوالی دارید در نظرات با ما در میان بگذارید.گروه آموزشی پارس پژوهان دوره های فنی مهندسی با بالا ترین کیفیت برگزار می کند که می توانید با مراجعه به لیست دوره ها در دوره آموزشی مورد نیاز خودتان شرکت کنید، و همچنین می توانید به علاوه شرکت در  دوره زبان برنامه نویسی c++ در دوره آموزشی زبان های برنامه نویسی دیگر از جمله پایتون شرکت کنید.

نویسنده: محمد امین ساروخانی کارشناس و پشتیبان سایت گروه آموزشی پارس پژوهان