++C یک زبان برنامه نویسی همه منظوره است که ویژگی های زبان های برنامه نویسی سطح بالا و سطح پایین را با هم ترکیب می کند و آن را تبدیل به زبان همه کاره برای پروژه های مختلف می کند. ++C که توسط Bjarne Stroustrup در آزمایشگاه Bell در سال 1979 ایجاد شد، یک توسعه ای از زبان برنامه نویسی C است که اصول برنامه نویسی شی گرا (OOP) را در خود جای داده است. این ویژگی به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا سیستم های نرم افزاری پیچیده ای ایجاد کنند که ماژولار و قابل استفاده مجدد هستند. این زبان از الگوهای برنامه نویسی متعدد، از جمله برنامه نویسی رویه ای (procedural)، تابعی (functional) و عمومی (generic) پشتیبانی می کند و آن را برای طیف گسترده ای از برنامه ها از نرم افزار سیستم گرفته تا برنامه های کاربردی با کارایی بالا مناسب می کند.

تاریخچه مختصری از ++C

تاریخچه ++C در اواخر دهه 1970 آغاز شد، زمانی که Bjarne Stroustrup به دنبال بهبود زبان برنامه نویسی C با افزودن ویژگی هایی بود که از برنامه نویسی شی گرا پشتیبانی می کند. این زبان که در ابتدا “C with Classes” نام داشت، در سال 1983 به ++C تغییر نام داد که نشان دهنده تکامل آن به عنوان یک نسخه پیشرفته از C بود. اولین نسخه تجاری در سال 1985 رخ داد و از آن زمان، ++ چندین به روز رسانی از جمله اصلاحات قابل توجه در سال 2011 را تجربه کرد. C++11 در سال 2011، 14++C در سال 2014، 17++C در سال 2017، 20++C در سال 2020 و اخیراً در سال 2023، C++23. این به روز رسانی ها، ویژگی ها و پیشرفت های جدیدی را با هدف افزایش عملکرد و قابلیت استفاده، معرفی کردند.

قابلیت های ++C

++C مجموعه ای غنی از قابلیت ها را ارائه می دهد که آن را به ابزاری قدرتمند برای توسعه دهندگان تبدیل می کند:

• برنامه نویسی شی گرا: از کپسوله سازی، وراثت و چندشکلی پشتیبانی می کند و توسعه دهندگان را قادر می سازد کدهای ماژولار و قابل نگهداری ایجاد کنند.
• کتابخانه قالب استاندارد (STL): مجموعه‌ای از کلاس‌ها و توابع قالب (template classes) را برای ساختارهای داده (مانند بردارها و لیست‌ها) و الگوریتم‌ها (مانند مرتب‌سازی و جستجو) فراهم می‌کند که کدنویسی کارآمد را تسهیل می‌کند.
• دستکاری سطح پایین (Low-Level Manipulation): اجازه دستکاری مستقیم منابع سخت افزاری از طریق اشاره گرها و مدیریت حافظه را می دهد که برای برنامه نویسی در سطح سیستم ضروری است.
• عملکرد: به عنوان یک زبان کامپایل شده، برنامه های ++C معمولا سریعتر از برنامه های نوشته شده در زبان های تفسیر شده به دلیل سربار کمتر در طول اجرا، اجرا می شوند.
• توسعه مستقل از سیستم عامل (Cross-Platform): کد نوشته شده در ++C را می توان بر روی پلتفرم های مختلف (ویندوز، لینوکس، macOS) کامپایل کرد و آن را بسیار قابل حمل می کند.

بهترین موارد استفاده ++C

++C در چندین زمینه نسبت به سایر زبان ها، برتری دارد:

• نرم افزار سیستم: به دلیل قابلیت های سطح پایین برای توسعه سیستم عامل ها و درایورهای دستگاه ایده آل است.
• توسعه بازی: به دلیل کارایی عملکرد و کنترل بر منابع سیستم، به طور گسترده در موتورهای بازی استفاده می شود.
• سیستم های مبتنی بر ریز پردازنده ها (Embedded Systems): مناسب برای محیط های با محدودیت منابع که در آن عملکرد بسیار مهم است.
• برنامه های کاربردی با کارایی بالا: در برنامه هایی استفاده می شود که نیاز به محاسبات فشرده مانند شبیه سازی های علمی یا مدل سازی مالی دارند.

مواردی که ++C عملکرد خوبی دارد

++C همچنین برای موارد زیر خوب است:

• برنامه های کاربردی در مقیاس بزرگ: ویژگی های OOP آن به مدیریت موثر پایگاه های کد پیچیده کمک می کند.
• سیستم‌های بلادرنگ (Real-Time): سرعت آن، آن را برای برنامه‌هایی مناسب می‌کند که زمان‌بندی در آنها بسیار مهم است.

معایب ++C

با این حال، ++C معایبی دارد:

• سینتکس پیچیده: این زبان به دلیل سینتکس پیچیده آن در مقایسه با زبان های جدیدتر مانند پایتون یا جاوا اسکریپت می تواند برای مبتدیان دشوار باشد.
• مدیریت حافظه: توسعه دهندگان باید تخصیص و آزاد کردن حافظه را به صورت دستی مدیریت کنند که در صورت عدم مدیریت صحیح می تواند منجر به خطاهایی مانند نشت حافظه (memory leaks) شود.

شرکت هایی که از ++C استفاده می کنند

از زمان پیدایش، شرکت های متعددی ++C را برای کاربردهای مختلف پذیرفته اند:

• مایکروسافت: از ++C در سیستم عامل های ویندوز و توسعه برنامه ها استفاده می کند.
• Adobe Systems: به دلیل نیازهای عملکردی، از ++C برای نرم افزارهایی مانند Photoshop و Illustrator استفاده می کند.
• گوگل: از ++C در چندین پروژه از جمله بخش هایی از مرورگر کروم و سیستم عامل اندروید استفاده می کند.
• Electronic Arts (EA): برای توسعه بازی در چندین پلتفرم به ++C متکی است.
• ناسا: از ++C برای شبیه سازی و سیستم های کنترل در ماموریت های فضایی استفاده می کند.

نسخه های متفاوت ++C و تغییرات آن ها

++C از زمان آغاز به کار خود در سال 1979 به طور قابل توجهی، با نسخه های متعددی که ویژگی ها و پیشرفت های جدیدی را ارائه می دهند، تکامل یافته است. در زیر یک نمای کلی از هر نسخه اصلی ++C، شامل تغییرات و پیشرفت‌های ایجاد شده در هر نسخه، ارائه شده است.

C++98 (ISO/IEC 14882:1998)

تاریخ انتشار: اکتبر 1998

ویژگی های کلیدی:

• اولین استاندارد بین المللی برای ++C.
• کتابخانه قالب استاندارد (STL) را معرفی کرد که شامل قالب ها (templates) و استثناها بود.
• اضافه شدن پشتیبانی از فضاهای نام (namespaces) برای جلوگیری از تداخل نامگذاری ها.

تغییرات عمده:

• یک مشخصات رسمی برای این زبان ایجاد کرد که قابلیت حمل و سازگاری را در بین کامپایلرها افزایش داد.

C++03 (ISO/IEC 14882:2003)

تاریخ انتشار: فوریه 2003

ویژگی های کلیدی:

• اساسا یک نسخه رفع اشکال (bug fix release) برای C++98.
• شامل اصلاحات و شفاف سازی برای کتابخانه های موجود.

تغییرات عمده:

• بهبود استحکام STL و رفع ابهامات در زبان.

C++11

تاریخ انتشار: آگوست 2011

ویژگی های کلیدی:

• عبارات لامبدا (lambda expressions) را معرفی کرد که امکان تعریف تابع درون خطی (inline function) را فراهم می کند.
• اضافه شدن معناشناسی جابه‌جایی (move semantics) برای بهینه سازی مدیریت منابع.
• کلمه کلیدی خودکار (auto keyword) برای استنتاج نوع (type inference)، جهت نوشتن کد خوانا (clean code)، معرفی شده است.

تغییرات عمده:

• شامل یک کتابخانه threading استاندارد است که برنامه نویسی چند رشته ای را امکان پذیر می کند.
• سینتکس مقداردهی اولیه توسط مقداردهی اولیه یکنواخت، بهبود یافت.

C++14

تاریخ انتشار: آگوست 2014

ویژگی های کلیدی:

• عبارات لامبدا پیشرفته با استفاده از لامبدا تعمیم یافته (generalized lambda).
• std::make_unique را برای مدیریت بهتر حافظه معرفی کرد.

تغییرات عمده:

• تعریف توابع را با حذف نوع خروجی تابع (return type) توسط کلمه کلیدی auto، ساده تر کرد.

C++17

تاریخ انتشار: دسامبر 2017

ویژگی های کلیدی:

• std::optional، std::variant و std::any را برای جابجایی نوع (type handling) ایمن‌تر معرفی کرد.
• انقیادهای ساختاریافته (structured bindings) برای باز کردن (unpacking) آسان اشیاء تاپل-مانند اضافه شده است.

تغییرات عمده:

• if constexpr برای بررسی شرایط زمان کامپایل، افزایش قابلیت های برنامه نویسی قالب (template) معرفی شد.

C++20

تاریخ انتشار: دسامبر 2020

ویژگی های کلیدی:

• معرفی عمده ماژول ها، بهبود سازماندهی کد و زمان کامپایل.
• مفاهیم اضافه شده برای مشخص کردن نیازهای قالب (template) با وضوح بیشتری.
• کوروتین هایی (coroutines) برای برنامه نویسی ناهمزمان (asynchronous) ساده شده معرفی شده است.

تغییرات عمده:

• اپراتور مقایسه سه طرفه یا three-way comparison operator (اپراتور سفینه فضایی) را برای مقایسه آسانتر پیاده سازی کرد.
• عبارات لامبدا پیشرفته با قابلیت‌های جدید، مانند لامبدا که می‌تواند پارامترهای قالب (template) را بگیرد.

++C در توسعه نرم افزار

++C به دلیل کارایی و تطبیق پذیری آن از بدو پیدایش، سنگ بنای توسعه نرم افزار بوده است. این زبان به طور گسترده در دامنه های مختلف، از جمله نرم افزار سیستم، نرم افزار کاربردی و توسعه بازی استفاده می شود.

حوزه های کلیدی کاربرد

• سیستم عامل ها: سیستم عامل های اصلی مانند ویندوز و macOS دارای بخش های قابل توجهی هستند که به زبان ++C نوشته شده اند. ویژگی های عملکردی، آن را برای برنامه نویسی سیستم های سطح پایین ایده آل می کند.
• توسعه بازی: ++C به دلیل توانایی آن در مدیریت موثر منابع سخت افزاری و اجرای سریع محاسبات پیچیده، ستون فقرات بسیاری از موتورهای بازی (مانند Unreal Engine) است. این موتور بازی، باعث می شود بازی هایی با کارایی بالا و با گرافیک غنی تولید شوند.
• سیستم های مدیریت پایگاه داده: بسیاری از موتورهای پایگاه داده مانند MySQL و MongoDB با استفاده از ++C توسعه یافته اند. عملکرد این زبان به این سیستم‌ها اجازه می‌دهد تا حجم زیادی از داده‌ها را به طور موثر مدیریت کنند.

مزایای ++C در توسعه نرم افزار

• برنامه نویسی شی گرا: ++C از اصول OOP پشتیبانی می کند و مدیریت پروژه های نرم افزاری پیچیده را از طریق کپسوله سازی، وراثت و چندریختی (polymorphism) آسان تر می کند.
• کتابخانه قالب استاندارد (STL): STL مجموعه ای قدرتمند از ابزارها را برای دستکاری داده ها و پیاده سازی الگوریتم، افزایش بهره وری و کیفیت کد ارائه می دهد.

++C در توسعه وب

++C معمولاً اولین انتخاب برای توسعه وب نیست، که اغلب تحت سلطه زبان هایی مانند جاوا اسکریپت، پایتون و روبی است. با این حال، چندین مزیت را ارائه می دهد که آن را برای برنامه های خاص، به ویژه آنهایی که نیاز به عملکرد بالا و مدیریت منابع دارند، مناسب می کند.

مزایای استفاده از ++C برای توسعه وب

• عملکرد: ++C یک زبان کامپایل شده است، به این معنی که کد آن مستقیماً به کد ماشین ترجمه می شود که در مقایسه با زبان های تفسیر شده، اجرای سریع تری را به همراه دارد. این سرعت برای برنامه هایی که نیاز به مدیریت بارهای بالا و پردازش بلادرنگ دارند، بسیار مهم است.
• کنترل بر منابع: ++C کنترل دقیقی بر منابع سیستم فراهم می کند و به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا استفاده از حافظه و قدرت پردازش را به طور موثر بهینه کنند. این امر به ویژه در سناریوهایی که بارگذاری سرور و زمان پاسخ آنها حیاتی است، مفید است.
• سازگاری بین پلتفرم‌ها: ++C را می‌توان برای ساخت برنامه‌هایی استفاده کرد که بر روی پلتفرم‌های مختلف بدون تغییرات قابل توجه در پایگاه کد اجرا می‌شوند، که آن را برای راه‌حل‌های وب چند پلتفرمی ایده‌آل می‌کند.

موارد استفاده در توسعه وب

• برنامه نویسی CGI: زبان ++C می تواند برای ایجاد اسکریپت های Common Gateway Interface (CGI) استفاده شود که به سرورهای وب اجازه می دهد با سیستم های خارجی تعامل داشته باشند. این امر برای ساخت برنامه های وب پویا که نیاز به پردازش سمت سرور دارند مفید است.
• Web Frameworks: چندین فریمورک مانند Wt و ++Oat توسعه دهندگان را قادر می سازند تا برنامه های وب تعاملی را با استفاده از ++C بسازند. Wt یک محیط مبتنی بر ویجت را برای ایجاد رابط های کاربری بدون نیاز به جاوا اسکریپت فراهم می کند، در حالی که ++Oat اجزای جامعی را برای سرویس های RESTful ارائه می دهد.
• سیستم‌های تعبیه‌شده (Embedded Systems): برای رابط‌های وب دستگاه‌های هوشمند و برنامه‌های IoT که در آن عملکرد بسیار مهم است، می‌توان از ++C برای توسعه سرویس‌های back-end کارآمد که با سخت‌افزار ارتباط برقرار می‌کنند، استفاده کرد. 

++C در توسعه اپلیکیشن موبایل

در حالی که به اندازه جاوا یا سوئیفت برای توسعه برنامه های تلفن همراه رایج نیست، ++C نقش مهمی در جنبه های خاصی از برنامه های کاربردی تلفن همراه ایفا می کند.

کاربردهای ++C در توسعه موبایل

• برنامه های کاربردی بین پلتفرمی: استفاده از فریم ورک هایی مانند Qt یا Cocos2d-x به توسعه دهندگان این امکان را می دهد که یک بار کد بنویسند و آن را در چندین پلتفرم (iOS و Android) استقرار دهند و زمان و هزینه های توسعه را کاهش می دهد.
• مولفه های حیاتی عملکرد: برای بازی های موبایل یا برنامه هایی که به محاسبات گسترده برنامه های کاربردی بین پلتفرمی: استفاده از فریم ورک هایی مانند Qt یا Cocos2d-x به توسعه دهندگان این امکان را می دهد که یک بار کد بنویسند و آن را در چندین پلتفرم (iOS و Android) استقرار دهند و زمان و هزینه های توسعه را کاهش می دهد.
• مولفه های نیازمند بازدهی بالا (Performance-Critical Components): برای بازی های موبایل یا برنامه هایی که به محاسبات گسترده نیاز دارند (مانند رندر گرافیک)، ++C را می توان برای منطق زیربنایی استفاده کرد، در حالی که از زبان های دیگر برای لایه رابط کاربری استفاده می شود. به عنوان مثال، بسیاری از موتورهای بازی از ++C برای کارهای حیاتی با عملکرد بالا استفاده می‌کنند در حالی که امکان نوشتن اسکریپت در سایر زبان‌های سطح بالاتر را نیز فراهم می‌کند.

مزایا

• کارایی: توانایی نوشتن کدهای حیاتی با عملکرد بالا، به بهینه سازی عمر باتری و استفاده از منابع در دستگاه های تلفن همراه کمک می کند.
• دسترسی به APIهای بومی: ++C می‌تواند مستقیماً با APIهای بومی در پلتفرم‌های تلفن همراه ارتباط برقرار کند و انعطاف‌پذیری بیشتری در استفاده از قابلیت‌های دستگاه فراهم کند.

++C در یادگیری ماشین، یادگیری عمیق و علم داده

++C به دلیل ویژگی های عملکردی آن، به طور فزاینده ای کاربردهایش در یادگیری ماشین (ML)، یادگیری عمیق (DL) و علم داده شناخته می شود.

مشارکت های کلیدی

• بهینه سازی عملکرد: بسیاری از الگوریتم های ML نیاز به محاسبات گسترده دارند. بنابراین، پیاده‌سازی آن‌ها در ++C می‌تواند زمان آموزش را در مقایسه با زبان‌های سطح بالای دیگر مانند پایتون به میزان قابل توجهی افزایش دهد. به همین دلیل کتابخانه هایی مانند TensorFlow دارای اجزای اصلی هستند که به زبان ++C نوشته شده اند.
• ادغام با زبان های دیگر: در حالی که Python به دلیل سادگی و اکوسیستم غنی از کتابخانه ها (مانند NumPy و Pandas) اغلب برای ML استفاده می شود، اجزای حیاتی را می توان در ++C پیاده سازی کرد. این رویکرد ترکیبی به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا از نقاط قوت هر دو زبان استفاده کنند.

موارد استفاده

• پردازش بلادرنگ: برنامه‌هایی که به پردازش بی‌درنگ داده‌ها نیاز دارند (مانند تشخیص تصویر یا پردازش زبان طبیعی) از سرعت ++C بهره می‌برند و آن را برای استقرار در محیط‌های عملی، که تأخیر حیاتی است، مناسب می‌سازد.
• یادگیری ماشین تعبیه شده (Embedded Machine Learning): برای دستگاه‌هایی با منابع محاسباتی محدود (مانند دستگاه‌های IoT)، مدل‌های سبک ML که در ++C پیاده‌سازی شده‌اند، می‌توانند به طور مؤثر بدون به خطر انداختن عملکرد، اجرا شوند.

نمای کلی حقوق و دستمزد برای توسعه دهندگان ++C

دستمزد توسعه دهندگان ++C بر اساس موقعیت مکانی، صنعت، تجربه و بخش خاصی که در آن کار می کنند به طور قابل توجهی متفاوت است.

• میانگین حقوق: میانگین حقوق برای توسعه دهندگان ++C در ایالات متحده تقریباً 117,167 دلار در سال است که بسته به عوامل مختلفی مانند تجربه و موقعیت مکانی از 72,000 تا 210,000 دلار متغیر است.
• استارت‌آپ‌های هوش مصنوعی: در حوزه استارت‌آپ‌های هوش مصنوعی، توسعه‌دهندگان ++C می‌توانند انتظار دستمزد متوسطی در حدود 147417 دلار داشته باشند که به دلیل مهارت‌های تخصصی مورد نیاز در این بخش، شامل حق بیمه نیز می شود.
• موقعیت‌های راه دور (Remote): توسعه‌دهندگان ++C دورکار، به طور متوسط ​​۱۰۰،۰۰۰ دلار درآمد دارند که کمی بالاتر از میانگین حقوق برای سایر موقعیت های شغلی از راه دور است.
• مکان های پرداختی برتر: حقوق ها می تواند به طور قابل توجهی در مراکز اصلی فناوری بالاتر باشد. به عنوان مثال:
  • منطقه خلیج سانفرانسیسکو (San Francisco Bay Area): میانگین 200،000 دلار
  • لندن: میانگین 165،000 دلار
  • تورنتو: میانگین 165،000 دلار.

آینده تقاضای شغلی برای توسعه دهندگان ++C

انتظار می رود با وجود افزایش فناوری های هوش مصنوعی مانند ChatGPT، تقاضا برای توسعه دهندگان ++C همچنان قوی باقی بماند. در اینجا برخی از عوامل موثر بر این چشم انداز آورده شده است:

• ادغام هوش مصنوعی: همانطور که هوش مصنوعی به تکامل و ادغام در برنامه های مختلف ادامه می دهد، ++C یک زبان حیاتی برای برنامه های کاربردی فشرده مانند توسعه بازی، برنامه نویسی سیستم ها و پلتفرم های معاملاتی با فرکانس بالا، باقی می ماند. این ادغام ممکن است منجر به افزایش تقاضا برای توسعه دهندگانی شود که می توانند از مهارت های هوش مصنوعی و ++C استفاده کنند.
• تخصص های برتر (Niche Expertise): این امر کاملا جا افتاده است که اگرچه بسیاری از توسعه دهندگان ممکن است ++C را بدانند، کسانی که در زمینه های خاص (مانند سیستم های تعبیه شده یا محاسبات با کارایی بالا) تخصص دارند، به طور فزاینده ای مورد توجه قرار خواهند گرفت. این مجموعه مهارت می تواند حقوق و امنیت شغلی بالاتری داشته باشد.
• تنوع صنعت: تقاضا برای توسعه دهندگان ++C بسته به صنعت متفاوت است. رشته‌هایی مانند امور مالی، بازی و خودرو (به‌ویژه با فناوری‌های رانندگی خودکار) همچنان به مهارت‌های قوی ++C نیاز دارند. این صنایع به دلیل ماهیت تخصصی کار، تمایل به ارائه حقوق رقابتی دارند.

به طور خلاصه، در حالی که فناوری‌های هوش مصنوعی در حال تغییر چشم‌انداز شغلی هستند، ارزش مهارت‌های برنامه‌نویسی سنتی مانند مهارت‌های ++C را نیز افزایش می‌دهند. ترکیبی از حقوق بالا و تقاضای زیاد، آینده امیدوارکننده ای را برای توسعه دهندگان ++C نشان می دهد.