описание языка и его основы OTUS
2026-03-10 09:54 Diff
https://otus.ru/journal/c-opisanie-yazyka-i-ego-osnovy/

Правильный выбор языка программирования – это уже половина успеха того или иного проекта. Одним из наиболее известных инструментов разработки является C++. Этот язык широко используется для самых разных проектов – от небольших приложений до масштабных игр.

Далее предстоит познакомиться с C++ поближе. Необходимо не только рассмотреть соответствующий язык программирования, но и выяснить, для чего он нужен. Дополнительно будет представлена информация о его ключевых особенностях, преимуществах и недостатках. Также предложены сведения о системе типов C++ и синтаксисе рассматриваемого инструмента разработки.

Представленная ниже информация рассчитана на широкий круг лиц. Она подойдет для изучения как обычными ПК-пользователями, так и начинающими IT-специалистами.

Определение

C++ – это язык программирования, разработанный в 80-х годах прошлого века. Он стал неким расширением своего предшественника – C. Отличается C++ от Си тем, что включает в себя намного больше функциональных возможностей.

C++ – компилируемый, статически типизированный язык разработки общего назначения. Он предусматривает поддержку таких парадигм программирования как:

  • объектно-ориентированный подход;
  • обобщенное программирование;
  • процедурный подход.

Данный инструмент предусматривает богатую стандартную библиотеку, включающую в себя распространенные контейнера, алгоритмы, ввод-вывод, регулярные выражения, поддержку многопоточности и другие возможности.

C++ включает в себя свойства высокоуровневых и низкоуровневых языков программирования. Широко используется для создания как простейших, так и сложных проектов.

Основные области применения

C++ – популярный язык программирования. Его рекомендуется изучать тем, кто планирует трудиться над крупными и сложными продуктами/сервисами.

Рассматриваемый инструмент разработки широко используется в таких областях как:

  • разработка игр и игровых движков;
  • GPU-вычисления;
  • разработка высоконагруженных и высокопроизводительных проектов.

C++ можно изучать всем, кто хочет активно заниматься разработкой программного обеспечения, но пока не уверен, какого именно.

Данный инструмент активно применяется не только разработчиками, но и:

  • техническими художниками;
  • математиками – для решения сложных и типовых задач;
  • физиками и химиками – для моделирования сред и физических процессов;
  • музыкантами – для формализации творческого процесса, создания музыки и исследования акустических процессов.

Если специалист выучит C++, он сможет найти себе работу практически в любой сфере деятельности. С помощью этого языка удается создавать финансовые приложения, игры, бизнес-программы, а также составлять критическое программное обеспечение для разнообразного оборудования.

Преимущества и недостатки

У языка C++ есть как сильные, так и слабые стороны. Зная их, специалист сможет понять, стоит ли ему браться за изучение соответствующего инструмента.

К преимуществам C++ можно отнести:

  1. Высокую производительность. Избыточной нагрузки на приложения не будет, поэтому проекты функционируют быстро и эффективно.
  2. Поддержку множества парадигм программирования.
  3. Высокую степень распространенности.
  4. Множество фреймворков и библиотек, позволяющих сделать разработку программного обеспечения более простой и быстрой.
  5. Понятную систему типов. О ней более подробно будет рассказано чуть позже.
  6. Большое сообщество, в котором можно в любой момент обратиться за помощью.

C++ дает возможность писать самые разные программы и игры. Это – еще одно его преимущество. Разработчику не придется изучать множество различных языков, чтобы сделать тот или иной проект.

C++ имеет всего один существенный недостаток. Это – сложность его изучения. У рассматриваемого инструмента достаточно высокий порог вхождения. Новичкам, ранее не имеющим ничего общего с разработкой программного обеспечения, C++ может показаться непонятным и «страшным». Но со временем его все равно удастся освоить.

Введение в синтаксис

Любая программа состоит из так называемых инструкций. Инструкция – это некий механизм, выполняющий то или иное действие. После нее в C++ необходимо поставить знак «точка с запятой».

Вот наглядный пример инструкции:

Каждое приложение состоит не только из инструкций, но из различных блоков кода. Они образовываются несколькими инструкциями, заключенными в фигурные скобки:

В приведенном примере count – это стандартный выходной поток. В C++ отсутствуют готовые средства ввода и вывода. Для реализации соответствующих операций необходимо воспользоваться объектно-ориентированной библиотекой. Она называется iostream.

Для подключения соответствующей библиотеки требуется использование директивы:

Iostream отвечает за определение трех стандартных потоков:

  • cin – входной поток;
  • cerr – поток вывода сообщений об ошибках;
  • cout – выходной поток.

Располагаются эти элементы в пространстве имен (namespace) std. Для их использования без префикса std::, необходимо предварительно вставить в исходный код следующую инструкцию:

Для ввода и вывода информации необходимо использовать две операции:

  • >> – получение информации из входного потока;
  • << – размещение информации в выходной поток.

А вот так будет выглядеть процедура вывода данных на консоль:

Здесь «значение» – это данные определенного типа. Типизации в C++ будет уделено отдельное внимание, но чуть позже. Сначала необходимо разобраться с основами синтаксиса рассматриваемого инструмента разработки.

Программа, написанная на C++, будет обязательно включать в себя функцию main(). С нее начинается работа всего проекта. Телом функции выступает блок кода, после имени в круглых скобках указывается список необходимых параметров. Если они не нужны, соответствующее пространство остается пустым. Функция main() используется для возврата значения определенного типа.

Вот так будет выглядеть заголовок main() без параметров, который возвращает целое число:

В конце тела функции необходимо использовать оператор return, а также возвращаемое значение. Обычно это 0 – признак успешного завершения.

Выше можно увидеть наглядную интерпретацию return.

Типизация

C++ – язык со статической типизацией. Если в нем определен тип данных для той или иной переменной, изменить этот параметр в будущем, в процессе работы с программным обеспечением, не получится. Переменная сможет получать значения лишь того типа, который она представляет.

Тип данных позволяет определить, какие значения может иметь та или иная переменная, а также какие операции с ней можно производить. Сюда же относится определение пространства, занимаемого переменной (в байтах).

C++ предусматривает несколько базовых типов данных:

  • логический (bool);
  • целочисленный (int);
  • числа с плавающей точкой;
  • символьные.

Далее каждый соответствующий элемент будет изучен более подробно. Эта информация пригодится всем разработчикам-новичкам. Без учета особенностей типизации в C++ не получится создать полноценное программное обеспечение, которое корректно функционирует.

Логический тип

Логический тип данных поддерживается большинством языков разработки. Он обозначается как bool или boolean. Такой тип информации предусматривает возможность присваивания переменным всего двух значений:

  • false – ложь;
  • true – истина.

Тип bool обычно применяется в программах для принятия того или иного решения на основе имеющихся данных. Пример – если нужно проверить истинность утверждения, а потом на его основе выполнить ту или иную операцию.

Логический тип используется в качестве ответа при сравнивании двух переменных между собой, при проверке вхождения какого-либо элемента во множество.

Вот наглядный пример определения пары переменных типа bool с последующим выводом их значений на консоль:

При выводе значения типа bool осуществляется их преобразование в 1 (или значение true) или в 0 (если значение false). Обычно логический тип используется в условных выражениях. По умолчанию для соответствующего типа переменных значение равно false.

Символьный тип

Символы – это тип данных в программировании, который используется для хранения одного символа в той или иной кодировке. Сюда можно отнести:

  • цифры;
  • буквы;
  • специальные символы;
  • знаки препинания.

Каждый символ предусматривает собственный уникальный код, который определяется стандартами кодирования Unicode и ASCII.

В C++ символьный тип данных может быть представлен несколькими видами:

  1. Char – один символ ASCII. Занимает 8 бит (или 1 байт) пространства. Способен хранить значение из диапазона от -128 до 217 или от 0 до 255. Является наиболее распространенным.
  2. Wchar_t – расширенный символ. В Windows занимает 2 байта, в Linux – 4. Хранит соответственно значения из диапазона от 0 до 65 535 или от 0 до 4 294 967 295 соответственно.
  3. Char8_t – символ Unicode со значением от 0 до 256.
  4. Char16_t – символ Unicode со значениями от 0 до 65 535.
  5. Char32_t – символ Unicode со значениями от 0 до 4 294 967 235.

Вот наглядный пример реализации char в коде C++:

В качестве значения char может принимать один символ, который заключается в одинарные кавычки, либо числовой код того или иного символа. Стандарт C++ не определяет кодировку char поэтому производители компиляторов самостоятельно выбирают соответствующий параметр. Чаще всего им является ASCII.

С переменными типа char можно использовать специальные управляющие последовательности. Они предваряются слешем и интерпретируются особым образом. Пример: «\n» – перевод строки, а «\t» – табуляция.

Целочисленный тип

Целочисленный тип данных является наиболее распространенным. Он подразумевает хранение целых чисел. Стандартное обозначение соответствующих значений – int x, где x – это имя переменной.

Переменные int допускают выполнение разнообразных математических операций над ними:

  • вычитание;
  • умножение;
  • деление;
  • сложение.

Если после соответствующих расчетов получается дробное число, язык программирования может округлить его.

Существуют различные виды целочисленных данных в C++:

  1. Short int (signed short int) – целое в диапазоне от -32 768 до 32 767. Занимает такой элемент 2 байта памяти.
  2. Unsigned short int – int со значением от 0 до 65 535. Занимает 2 байта.
  3. Int. Он же signed int. Это целое число. В зависимости от процессора int может занимать 2 или 4 байта. Предельные значения такой переменной меняются в пределах от -32 768 до 32 767 или от – 2 147 483 648 до 2 147 483 647 соответственно.
  4. Unsigned int. Положительное целое число. Unsigned int может получать значение от 0 до 65 535 или от 0 до 4 294 967 295.
  5. Long int. Позволяет присваивать переменным большие значения: от -2 147 483 648 до 2 147 483 647 или от -9 223 372 036 854 775 808 до 9 223 372 036 854 775 807. В памяти такая переменная int будет занимать 4 байта.
  6. Unsigned long int – целое число в диапазон от 0 до 4 294 967 295.
  7. Long long int – представляет диапазон от -9 223 372 036 854 775 808 до 9 223 372 036 854 775 807.
  8. Unsigned long long int – позволяет работать с диапазоном от 0 до 18 446 744 073 709 551 615. Обычно в памяти такой int занимает 8 байт.

Для большинства приложений используются переменные int. Целые числа могут быть представлены в C++ со знаком или без.

Целочисленные литералы без знака имеют суффикс u или U, а литералы типов long и long long int – L/l и LL/ll соответственно.

Дробные числа (с плавающей точкой)

Int – не единственный вариант представления чисел. В процессе разработки программного обеспечения можно иметь дело с числами с плавающей точкой. Они называются вещественными. С ними можно производить не только математические операции (как с int), но и алгебраические.

Дробных чисел в C++ несколько разновидностей:

  1. Float. Вещественное число одинарной точности. Занимает 4 байта.
  2. Double. Вещественное число двойной точности с плавающей точкой. Занимает в 2 раза больше места, чем float.
  3. Long double – вещественное число двойной точности с плавающей точкой не менее 8 байт. Диапазон такого типа переменных может отличаться в зависимости от размера занимаемой памяти.

В программах часто используются только первые два вида вещественных чисел.

Главные конструкции

C++ — достаточно сложный для изучения язык, но, разобравшись с его синтаксисом, особенностями типизации и основными конструкциями, можно значительно облегчить его освоение.

С переменными типа int познакомиться удалось ранее. Они используются почти в каждом приложении, написанном на C++. Далее будут представлены ключевые конструкции, помогающие разрабатывать проекты на соответствующем языке.

Комментарии

Комментарии оформляются при помощи конструкций «/*» и «*/». Эти записи указывают на начало и конец комментария. Такие записи позволяют сделать исходный код более понятным. Они предназначаются для разработчиков. Упомянутое их обозначение используется для вставки комментария в несколько строк.

Комментарий можно вставить при помощи «//» (двойного слеша), но существуют компиляторы, которые не понимают такую форму записи. Она используется для однострочного комментирования.

Внешние файлы и директивы

Иногда в процессе разработки программного обеспечения необходимо задействовать дополнительные возможности, которых в коде нет по умолчанию. Для этого используются так называемые директивы. Они размещаются в начале приложения. Начинаются с символа «#» (решетка).

Точка с запятой и скобки

Точка с запятой в C++ – терминатор утверждения. Каждое отдельное утверждение в исходном коде должно заканчиваться соответствующим символом. С его помощью указывается конец одного логического объекта.

Кодовый блок – это набор логически связанных между собой операторов, заключенных в фигурные скобки.

C++ не умеет распознавать конец строки в качестве терминатора. Поэтому не имеет никакого значения, где именно в строке указывается оператор:

Выше можно увидеть два примера программных кодов, которые будут рассматриваться системой в качестве идентичных.

Идентификаторы

Идентификатор – это имя, которое используется для идентификации:

  • классов;
  • модулей;
  • переменных;
  • функций;
  • иных пользовательских элементов.

Идентификатор начинается с буквы от A до Z (или a-z), символа нижнего подчеркивания, за которым следует ноль или несколько букв, символов подчеркивания или цифр (от 0 до 9 включительно).

В идентификаторах нельзя использовать знаки препинания, а также символы «собака», «доллар» и «процент». В C++ учитывается регистр, поэтому int a или int A – это две разные переменные.

Пробелы

Если в строке содержатся только пробелы – это пустая строка. Она полностью игнорируется компилятором C++.

Пробел – термин, используемый для описания вкладок, символов новой строки, комментариев и пробелов. Он отделяет одну часть инструкции от другой, а также дает компилятору понять, где начинается один элемент, а где – другой.

Основы работы с C++, его синтаксис и особенности типизации были представлены вниманию в общих чертах. Чтобы лучше разобраться с рассматриваемым языком, рекомендуется пройти дистанционные компьютерные курсы.

Хотите освоить современную IT-специальность? Огромный выбор курсов по востребованным IT-направлениям есть в Otus!