МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Пензенская государственная технологическая академия»
(ПГТА)
Факультет «Институт образовательных технологий»
Кафедра «Информационные технологии и системы»
Дисциплина «Основы программирования»
РЕФЕРАТ
на тему «Отличительные особенности языка С++ от Си»
Выполнил: студент гр.11ИД1б
Сивишкин А.О.
Принял: доцент каф. ИТС
Северин В.А.
Пенза 2012г.
Оглавление
История языка Си. 3
История языка С++. 8
Отличия С++ от С. 10
Будущее развитие. 15
Список литературы: 17
История языка Си
Сейчас, наверно, невозможно найти в мире специалиста в IT-области, который бы не слышал о языке Си. Этот язык приобрёл огромную популярность во всём мире и оказал значительное влияние на многие другие языки программирования. Именно он является предшественником таких языков, как C++, C#, Java; менее известных (например J#). Компания Microsoft для разработки родного языка к своей платформе .Net выбрала именно Си-подобный синтаксис. Что ни говори, но язык Си серьезно изменил жизнь программистов прошлого века и стал де-факто в области низкоуровневого программирования, оставив ассемблеру только те места, где производительность имела критическое значение.
Многие помнят имена создателей языка — Кена Томпсона и Дениса Ритчи, но я решил копнуть глубже и вспомнить историю создания и развития языка. Всем кому интересна эта тема — добро пожаловать под кат.
Язык Си восходит корнями к языку ALGOL (расшифровывается как ALGorithmic Language), который был создан в 1958 году совместно с комитетом Европейских и Американских учёных в сфере компьютерных наук на встрече в 1958 в Швейцарской высшей технической школе Цюриха. Язык был ответом на некоторые недостатки языка FORTRAN и попыткой их исправить.
Вдохновлённые языком ALGOL-60, Математическая лаборатория Кембриджского Университета совместно с Компьютерным отделом Лондонского университета создали в 1963 году язык CPL (Combined Programming Language).
Язык CPL посчитали сложным, и в ответ на это Мартином Ричардсоном был создан в 1966 году язык BCPL, основное предназначение которого заключалось в написании компиляторов. Сейчас он практически не используется, но в своё время из-за хорошей портируемости он играл важную роль.
BCPL послужил предком для языка Би, разработанного в 1969 в уже знакомой всем AT&T Bell Telephone Laboratories, не менее знакомыми Кеном Томпсоном и Денсом Ритчи.
Язык Би был использован для написания самых ранних версий UNIX, созданной как ответ на проект Multics, разрабатываемый всё в той же Bell Laboratories. Именно этот язык послужил непосредственным предшественником языка Си.
По поводу возникновения языка Си Питер Мойлан в своей книге «The case against C» пишет: «Нужен был язык, способный обойти некоторые жесткие правила, встроенные в большинство языков высокого уровня и обеспечивающие их надежность. Нужен был такой язык, который позволил бы делать то, что до него можно было реализовать только на ассемблере или на уровне машинного кода.» Си стал именно таким языком. Это обусловило его дальнейшую популярность в таких отраслях программирования, как написание драйверов и прочих аспектах низкоуровневого программирования.
Язык программирования Си был разработан в стенах Bell Labs в период с 1969 по 1973 годы. Как признался сам Ритчи, самый активный период творчества приходился на 1972 год.
За всё время своего существования, язык Си оброс легендами по поводу мотивов своего создания.
Согласно одной из легенд, Керниган и Ритчи любили одну компьютерную игру, которую они запускали на главном сервере компании. Позже, они захотели перенести её на компьютер, стоящий в офисе. Но он, к сожалению не имел операционной системы, что сподвигло Кернигана и Ритчи её написать. Когда они захотели перенести систему на другой компьютер, это оказалось непростой задачей, так как система была написана полностью на ассемблере. Тогда у них возникла идея переписать её на язык высокого уровня. Сначала для этих целей планировали использовать язык Би, но в связи с тем, что он не давал на полную использовать новые возможности компьютера, на который они хотели перенести систему, было решено создать свой язык.
Согласно другой легенде, язык Си был первоапрельской шуткой, которая обрела нешуточную популярность.
Компилятор языка Си унаследовал традицию, заложенную ещё Никлаусом Виртом и был написан на самом Си. Согласно мнению большинства, название языка Си является третьей буквой алфавита. Оно появилось как указание на то, что язык Си является более усовершенствованным, чем язык Би. Однако, сам Ритчи по поводу названия языка говорил следующее:«Создав систему типов, соответствующий синтаксис и компилятор для нового языка, я почувствовал, что он заслуживает нового имени: NB показалось мне недостаточно четким. Я решил следовать однобуквенному стилю и назвал его C (Си), оставляя открытым вопрос, являлось ли после B это следующей буквой в алфавите или в названии BCPL».
Успех Си в основном связан с тем, что на нём была написана значительная часть операционной системы UNIX, которая в итоге приобрела очень большую популярность. Если считать по количеству используемых на данный момент операционных систем, разработанных на базе UNIX, то она является самой распространённой системой в мире. В связи с её распространённостю, а также с тем, что на данный момент объём операционной системы измеряется в миллионах строк кода (для примера, в последних версиях Linux содержится более 10 000 000 строк кода), задача о переписывании UNIX на другой язык становиться практически невыполнимой (также следует учитывать тот факт, что при ручном переписывании неизбежно возникнут ошибки, что существенно снизит стабильность работы, а при переводе с использованием программных средств пострадает производительность кода). Кроме того, язык Си, будучи приближённым к аппаратной реализации компьютера позволяет выжать из него намного больше, чем многие другие языки программирования. Это обстоятельство показывает бессмысленность перевода UNIX на другой язык. Таким образом, если другие языки программирования могут исчезнуть с течением времени, уступив дорогу новым технологиям, то язык Си будет жить, пока живёт UNIX. То есть пока существуют компьютеры в том виде, в котором мы их себе представляем.
Первая книга, посвящённая языку Си была написана Керниганом и Ритчи в 1978 году и вышла в свет под названием «Язык программирования Си». Эта книга, в среде программистов более известная как «K&R», стала неофициальным стандартом языка Си.
В конце 1970-х годов, язык си начал вытеснять BASIC, который в то время был ведущим в области программирования микрокомпьютеров. В 1980-х годах он был адаптирован под архитектуру IBM-PC, что привело к значительному скачку его популярности. В то же время Бьярн Страуструп начал разработку языка программирования, который бы сочетал в себе синтаксис популярного языка Си и концепцию объектно-ориентированного программирования, которая становилась всё более востребованной, так началась разработка языка С++.
В то время как Си набирал всё большую популярность, компиляторы для него выпускались различными фирмами, и зачастую программа, которая компилировалась на компиляторе одной фирме, не компилировалась на компиляторе другой. Всё это было связано с отсутствием чётко оговоренного стандарта языка Си. Все разработчики ориентировались на книгу Кернигана и Ритчи, но интерпретировали её по-своему.
Разработкой стандарта языка Си занялся Американский национальный институт стандартов (ANSI). При нём в 1983 году был сформирован комитет X3J11, который занялся разработкой стандарта. Первая версия стандарта была выпущена в 1989 году и получила название С89. В 1990, внеся небольшие изменения в стандарт, его приняла Международная Организация Стандартизации ISO. Тогда он стал известен под кодом ISO/IEC 9899:1990, но в среде программистов закрепилось название, связанное с годом принятия стандарта: С90. Последней на данный момент версией стандарта является стандарт ISO/IEC 9899:1999, также известный как С99, который был принят в 2000 году.
Среди новшеств стандарта С99 стоит обратить внимание на изменение правила, касающегося места объявления переменных. Теперь новые переменные можно было объявлять посреди кода, а не только в начале составного блока или в глобальной области видимости. Это уводит Си от концепции объявления переменных в начале функции, которая присутствует в Паскале. Меня, как и многих программистов, привыкших писать на С++ (где это ограничение отсутствует) такое поведение компилятора вызывало недовольство. Тем не менее, даже с принятием стандарта С99, в программе Borland Embarcadeo RAD Studio 2010, ограничение на объявление переменных в начале блока кода всё ещё действует. Также можно указать другие места, в которых стандарты Си не до конца соблюдаются. Есть мнение, что это связано с тем, что основное внимание больших компаний, таких как Microsoft и Borland сосредоточено на более новых языках программирования. Однако, согласно заверениям компании Sun Microsystems, её среда разработки Sun Studio полностью поддерживает С99.
Стандарт С99 сейчас в большей или меньшей степени поддерживается всеми современными компиляторами языка Си. В идеале, код написанный на Си с соблюдением стандартов и без использования аппаратно- и системно-зависимых вызовов, становился как аппаратно- так и платформенно-независимым кодом.
История языка С++
Бьерн Страуструп начал работать над «Си с классами» в 1979 году. Идея создания нового языка берёт начало от опыта программирования Страуструпа для диссертации. Он обнаружил, что язык моделирования Симула, имеет такие возможности, которые были бы очень полезны для разработки большого программного обеспечения, но работает слишком медленно.
В то же время язык BCPL достаточно быстр, но слишком близок к языкам низкого уровня и не подходит для разработки большого программного обеспечения. Страуструп начал работать в «Bell Labs» над задачами теории очередей (в приложении к моделированию телефонных вызовов). Попытки применения существующих в то время языков моделирования оказались неэффективными. Вспоминая опыт своей диссертации, Страуструп решил дополнить язык Си (преемник BCPL) возможностями, имеющимися в языке Симула. Язык Си, будучи базовым языком системы UNIX, на которой работали компьютеры «Bell» является быстрым, многофункциональным и переносимым. Страуструп добавил к нему возможность работы с классами и объектами. В результате, практические задачи моделирования оказались доступными для решения как с точки зрения времени разработки (благодаря использованию Симула - подобных классов) так и с точки зрения времени вычислений (благодаря быстродействию Си). В начале в Си были добавлены классы (с инкапсуляцией), производные классы, строгая проверка типов, inline-функции и аргументы по умолчанию.
Разрабатывая Си с классами (позднее Си++), Страуструп также написал программу Cfront, транслятор, перерабатывающий исходный код Си с классами в исходный код простого Си. Новый язык, неожиданно для автора, приобрел большую популярность среди коллег и вскоре Страуструп уже не мог лично поддерживать его, отвечая на тысячи вопросов.
В 1983 г. произошло переименование языка из Си с классами в Си++ по соображениям маркетинга. Кроме того, в него были добавлены новые возможности, такие как виртуальные функции, перегрузка функций и операторов, ссылки, константы, пользовательский контроль над управлением свободной памятью, улучшенная проверка типов и новый стиль комментариев (//). Его первый коммерческий выпуск состоялся в октябре 1985 г.. В 1985 г. вышло первое издание «Языка программирования Си++», обеспечивающее первое описание этого языка, что было чрезвычайно важно из-за отсутствия официального стандарта. В 1989 г. состоялся выход Си++ версии 2.0. Его новые возможности включали множественное наследование, абстрактные классы, статические функции-члены, функции-константы и защищённые члены. В 1990 г. вышло «Комментированное справочное руководство по C++», положенное впоследствии в основу стандарта. Последние обновления включали шаблоны, исключения, пространства имён, новые способы приведения типов и булевский тип.
Стандартная библиотека Си++ также развивалась вместе с ним. Первым добавлением к стандартной библиотеке Си++ стали потоки ввода/вывода, обеспечивающие средства для замены традиционных функций Си printf и scanf. Позднее самым значительным развитием стандартной библиотеки стало включение в неё Стандартной библиотеки шаблонов.
После многих лет работы совместный комитет ANSI-ISO стандартизировал Си++ в 1998 г. (ISO/IEC 14882:1998). В течение нескольких лет после официального выхода стандарта комитет обрабатывал сообщения об ошибках и в итоге выпустил исправленную версию стандарта Си++ в 2003 году.
Никто не обладает правами на язык Си++, он является свободным. Однако сам документ стандарта языка (за исключением черновиков) не доступен бесплатно.
Отличия С++ от С
Язык Си++ во многом является надмножеством Си. Новые возможности Си++ включают объявления в виде выражений, преобразования типов в виде функций, операторы new и delete, тип bool, ссылки, расширенное понятие константности, подставляемые функции, аргументы по умолчанию, переопределения, пространства имён, классы (включая и все связанные с классами возможности, такие как наследование, функции-члены
виртуальные функции, абстрактные классы и конструкторы), переопределения операторов, шаблоны, оператор ::, обработку исключений, динамическую идентификацию и многое другое. Язык Си++ также во многих случаях строже относится к проверке типов, чем Си.
В Си++ появились комментарии в виде двойной косой черты («//»), которые были в предшественнике Си — языке BCPL.
Некоторые особенности Си++ позднее были перенесены в Си, например ключевые слова const и inline, объявления в циклах for и комментарии в стиле Си++ («//»). В более поздних реализациях Си также были представлены возможности, которых нет в Си++, например макросы vararg и улучшенная работа с массивами-параметрами.
Не объектно-ориентированные возможности
В этом разделе описываются возможности, непосредственно не связанные с объектно-ориентированным программированием (ООП). Многие из них, однако, особенно важны в сочетании с ООП.
Описатель inline означает, что функция является хорошим кандидатом на оптимизацию, при которой в местах обращения к функции компилятор вставит тело этой функции, а не код вызова. Пример: inline double Sqr(double x) {return x*x;}
Вместо функций malloc и free (которые оставлены только для обратной совместимости), введены новые операции new и delete. Если T — произвольный тип, то
new T выделяет память, достаточную для размещения одного объекта типа Т, возможно, инициализирует объект в этой памяти, и возвращает указатель типа Т*.
new T[n] выделяет память, достаточную для размещения n объектов типа Т, возможно, инициализирует каждый объект в этой памяти, и возвращает указатель типа Т*.
delete p — разрушает объект, на который ссылается указатель p, и освобождает область памяти, выделенную для него ранее операцией new T.
delete [] p — разрушает каждый объект в массиве, на который ссылается указатель p, и освобождает область памяти, выделенную для этого массива ранее операцией new T[n].
Операция delete проверяет, что её аргумент не NULL, в противном случае она ничего не делает. Операции new и delete вызывают конструкторы и деструкторы (см. ниже).
Функции могут принимать аргументы по ссылке. Например, функция void f(int& x) {x=3;} присваивает своему аргументу значение 3. Функции также могут возвращать результат по ссылке, и ссылки могут быть вне всякой связи с функциями. Например, {double&b=a[3]; b=sin(b);} эквивалентно a[3]=sin(a[3]);. Ссылки в определённой степени сходны с указателями, со следующими особенностями: при описании ссылки инициализируются указанием на существующее значение данного типа; ссылка пожизненно указывает на один и тот же адрес; при обращении к ссылке операция * производится автоматически.
Могут быть несколько функций с одним и тем же именем, но разными типами или количеством аргументов (перегрузка функций; при этом тип возвращаемого значения на перегрузку не влияет). Например, вполне можно писать:
void Print(int x);
void Print(double x);
void Print(int x, int y);
Один или несколько последних аргументов функции могут задаваться по умолчанию. К примеру, если функция описана как void f(int x, int y=5, int z=10) , вызовы f(1), f(1,5) и f(1,5,10) эквивалентны.
При описании функций отсутствие аргументов в скобках означает, в отличие от Си, что аргументов нет, а не то, что они неизвестны. Если аргументы неизвестны, надо пользоваться многоточием, например int printf(const char* fmt, ...) Тип первого аргумента должен быть задан.
Можно описывать операции над новыми типами. К примеру, так:
struct Date {int day, month, year;};
void operator ++(struct Date& date);
Операции ничем не отличаются от (других) функций. Нельзя описывать операции над предопределёнными типами (скажем, переопределять умножение чисел); нельзя выдумывать новые операции, которых нет в Си++ (скажем, ** ); арность (количество параметров) и приоритет операций сохраняется (скажем, в выражении a+b*c сначала будет выполняться умножение, а потом сложение, к каким бы типам ни принадлежали a, b и c.) Можно переопределить операции [] (с одним параметром) и () (с любым числом параметров).
Добавлены пространства имён namespace. Например, если написать
namespace Foo {
const int x=5;
typedef int** T;
void f(y) {return y*x};
double g(T);
...
}
то вне фигурных скобок мы должны обращаться к T,x,f,g как Foo::T, Foo::x, Foo::f, Foo::g. Если мы в каком-то файле хотим обращаться к ним непосредственно, мы можем написать
using namespace Foo;
Или же
using Foo::T;
Пространства имён нужны, чтобы не возникало коллизий между пакетами, имеющими совпадающие имена глобальных переменных, функций и типов. Специальным случаем является безымянное пространство имён
namespace {
...
}
Все имена, описанные в нём, доступны в текущем файле и больше нигде, как если бы мы к каждому описанию приписали static.
Добавлен новый тип bool , имеющий значения true и false . Операции сравнения возвращают тип bool . Выражения в скобках после if , while приводятся к типу bool .
// означает, что вся оставшаяся часть строки является комментарием.
Добавлены шаблоны (template). Например, template
Введена стандартная библиотека шаблонов (STL, Standard Template Library), определяющая шаблоны и функции для векторов (одномерных массивов произвольной длины), множеств, ассоциативных массивов (map), списков, символьных строк, потоков ввода-вывода и другие шаблоны и функции.
Если описана структура, класс (о классах см. ниже), объединение (union) или перечисление (enum), её имя является именем типа, например:
struct Time{int hh,mm,ss;};
Time t1, t2;
Внутри структуры или класса можно описывать новые типы, как через typedef, так и через описание других структур или классов. Для доступа к таким типам вне структуры или класса, к имени типа добавляется имя структуры и два двоеточия:
struct S {typedef int** T; T x;}; S::T y;
Будущее развитие
Си++ продолжает развиваться, чтобы отвечать современным требованиям. Одна из групп, занимающихся языком Си++ в его современном виде и направляющих комитету по стандартизации Си++ советы по его улучшению — это Boost. Например, одно из направлений деятельности этой группы — совершенствование возможностей языка путём добавления в него особенностей метапрограммирования.
Стандарт Си++ не описывает способы именования объектов, некоторые детали обработки исключений и другие возможности, связанные с деталями реализации, что делает несовместимым объектный код, созданный различными компиляторами. Однако для этого третьими лицами создано множество стандартов для конкретных архитектур и операционных систем.
Тем не менее (по состоянию на время написания этой статьи) среди компиляторов Си++ всё ещё продолжается битва за полную реализацию стандарта Си++, особенно в области шаблонов — части языка, совсем недавно полностью разработанной комитетом стандартизации.
Одной из точек преткновения в этом вопросе является ключевое слово export, используемое также и для разделения объявления и определения шаблонов.
Первым компилятором, поддерживающим export в шаблонах, стал Comeau C++ в начале 2003 года (спустя пять лет после выхода стандарта). В 2004 году бета-версия компилятора Borland C++ Builder X также начала его поддержку.
Оба этих компилятора основаны на внешнем интерфейсе EDG. Другие компиляторы, такие как Microsoft Visual C++ или GCC, вообще этого не поддерживают. Эрб Саттер (Herb Sutter), секретарь комитета по стандартизации Си++, рекомендовал убрать export из будущих версий стандарта по причине серьёзных сложностей в полноценной реализации, однако впоследствии окончательным решением было решено его оставить.
Из списка других проблем, связанных с шаблонами, можно привести вопросы конструкций частичной специализации шаблонов, которые плохо поддерживались в течение многих лет после выхода стандарта Си++.
Список литературы:
1. http://habrahabr.ru/
2. http://forum.masterforex-v.org
3. http://www.programmersforum.ru
(zip - application/zip)
Статистика файлового архива
