C++ je multiparadigmatický programovací jazyk, který vyvinul Bjarne Stroustrup a další v Bellových laboratořích AT&T rozšířením jazyka C. C++ podporuje několik programovacích stylů (paradigmat) jako je procedurální programování, objektově orientované programování a generické programování, není tedy jazykem čistě objektovým. V současné době patří C++ mezi nejrozšířenější programovací jazyky.
Historie Název C++ Starší verze jazyka, společně označované jako „“ (česky C s třídami), byly používány od roku 1980. Jméno C++ vymyslel Rick Mascitti v létě 1983. Toto jméno zdůrazňuje evoluční povahu změn oproti jazyku C; „++“ je operátor inkrementace v C. Kratší jméno „C+“ je syntaktická chyba a bylo též použito jako jméno jiného nesouvisejícího jazyka.
Standardy C++ Přestože byl jazyk vyvíjen již od počátku 80. let, první oficiální norma C++ byla přijata v roce 1998, další v roce 2003 (INCITS/ISO/IEC 14882-2003). V roce 2006 a 2007 byly přijaty některé aktualizace. Standard označovaný jako C++11, značně rozšířil C++ a byl přijat organizací ISO v září 2011 jako ISO/IEC 14882:2011. Současný standard je C++23 (ISO/IEC 14882:2024).
Kompatibilita s jazykem C Jazyk C je až na několik jasně definovaných výjimek podmnožinou C++. Jak uvádí Bjarne Stroustrup, všechny programy uvedené ve slavné učebnici jazyka C The C Programming Language od Briana W. Kernighana a Dennise M. Ritchieho jsou zároveň programy v C++.
První překladače C++ byly preprocesory, které překládaly z C++ do čistého C. Považovat jazyk C++ za pouhé rozšíření jazyka C by ale bylo chybou, protože není s jazykem C zcela kompatibilní. Některé programy v jazyce C nelze překládat překladači pro C++.
Vlastnosti jazyka a rozdíly oproti jazyku C
Primitivní typy C++ obsahuje 18 primitivních datových typů.
Celá čísla: TypVelikostRozsahZnaménkocharjako signed char nebo unsigned charsigned charmin. 8 bitůalespoň -128 až 127anounsigned charmin. 8 bitůalespoň 0 až 255neshortmin. 16 bitůalespoň -32768 až 32767anounsigned shortmin. 16 bitůalespoň 0 až 65535neintmin. 16 bitůalespoň -32768 až 32767anounsigned intmin. 16 bitůalespoň 0 až 65535nelongmin. 32 bitůalespoň -2147483648 až 2147483647anounsigned longmin. 32 bitůalespoň 0 až 4294967295nelong longmin. 64 bitůalespoň -9223372036854775808 až 9223372036854775807anounsigned long longmin. 64 bitůalespoň 0 až 18446744073709551615ne Čísla s plovoucí desetinnou čárkou: TypPopisfloatjednoduchá přesnost (obvykle 32 bitů)doubledvojitá přesnost (obvykle 64 bitů)long doublerozšířená přesnost (obvykle 80 nebo 128 bitů) Znaky: TypVelikostcharmin. 8 bitůwchar_t16 nebo 32 bitůchar16_t16 bitůchar32_t32 bitů Logická hodnota: TypVelikostboolmin. 8 bitů
Objekty Koncepce objektů jazyka C++ byla převzata z jazyka Simula 67. Objekty (třídy) jsou pojaty jako přirozené rozšíření datových struktur jazyka C o možnost vkládání členských funkcí. C++ umožňuje řídit viditelnost složek objektů pro ostatní části programu.
Modifikátory viditelnosti ModifikátorKdo může přistupovat k dané složcepublickdokoliprotectedstejná třída nebo potomekprivatestejná třída
Dědičnost V C++ existuje na rozdíl od jiných jazyků vícenásobná dědičnost, tj. třída C může dědit od třídy A i B. Pro případ, že by třídy B a C dědily od A a třída D dědila od B i C je nutno u tříd B a C použít virtuální dědění. Kromě virtuální dědičnosti má ještě C++ tři druhy klasické dědičnosti: public (veřejná), modifikátory oprávnění zděděných metod a atributů se nezmění protected (chráněná), veřejné a chráněné složky základní třídy budou v odvozené třídě chráněné private (soukromá), veřejné a chráněné složky základní třídy budou v odvozené třídě soukromé
Polymorfismus C++ umožňuje překrývat metody v základních třídách metodami z rozšířených tříd. Tento mechanismus se jmenuje polymorfismus. Pro využití polymorfismu je nutné v základní třídě u polymorfické metody uvést klíčové slovo virtual. Polymorfismus je podobný přetěžování, ale u přetěžování probíhá rozhodování o tom, která metoda se bude volat, při překladu, u polymorfismu až za běhu.
RTTI
resp. je způsob, jakým se v C++ získávají informace o typu objektu za běhu programu. RTTI se skládá z dvou hlavních částí, operátoru informací o typu typeid a operátoru přetypování dynamic_cast<>. Přetypování Na rozdíl od jiných jazyků obsahuje C++ čtyři metody přetypování. Statické přetypování – static_cast<typ>(výraz) – slouží k přetypování primitivních typů nebo rychlému přetypování objektů. Vzhledem k tomu, že při přetypování neprobíhají kontroly, je doporučeno takto přetypovat pouze objekty, u kterých je již při kompilaci známo, že je lze přetypovat na cílový typ. Dynamické přetypování – dynamic_cast<typ>(výraz) – slouží k přetypování ukazatelů nebo referencí na objekty. Při přetypování dochází ke kontrolám, v případě chyby při přetypování ukazatelů je vrácena hodnota NULL, v případě chyby při přetypování referencí je vyhozena výjimka std::bad_cast. Obecné přetypování – reinterpret_cast<typ>(výraz) – slouží k přetypování nesouvisejících dat. Například pole znaků je takto možné přetypovat na strukturu se stejným počtem znaků. Konstantní přetypování – const_cast<typ>(výraz) – umožňuje přidávat a odebírat modifikátory const a volatile. C++ také podporuje přetypování (typ)výraz převzaté z jazyka C.
Šablony Šablony rozšiřují znovupoužitelnost kódu, neboť umožňují napsat kód se zcela obecným (neurčeným) datovým typem. Jiné jazyky mohou dosáhnout stejné funkcionality použitím kořene objektové hierarchie nebo genericitou.
Přetěžování funkcí a operátorů Jazyk C++ umožňuje deklarovat více funkcí se stejným názvem. Kompilátor určí správné volání podle počtu a typu argumentů. Tato technika se nazývá přetěžování funkcí. Velmi silnou vlastností jazyka je i možnost přetěžovat standardní operátory (například '+' nebo '=') a tak přirozeně využívat tyto operátory pro nově vytvářené třídy a tvorbu abstraktních datových typů.
Standardní knihovna Standard jazyka C++ z roku 1998 se skládá ze dvou částí: popisu jazyka a standardní knihovny. Standardní knihovna jazyka C++ obsahuje mírně modifikovanou verzi standardní knihovny jazyka C a Standard Template Library (STL).
Standard Template Library STL obsahuje velké množství užitečných datových struktur a algoritmů, jako například vektory (dynamické pole), spojové seznamy, iterátory, zobecněné ukazatele, (multi)mapy, (multi)sety. Všechny tyto struktury mají konzistentní rozhraní. S použitím šablon je pak možné programovat generické algoritmy schopné pracovat s kterýmkoliv kontejnerem nebo sekvencí definovanou iterátory.
Používání standardní knihovny – například používání std::vector nebo std::string místo polí ve stylu jazyka C – může vést k bezpečnějšímu a lépe škálovatelnému softwaru.
STL byla původně vytvořena a používána firmou Hewlett-Packard a později také Silicon Graphics. Standard se na ni neodkazuje jako na „STL“, ale jen jako na část standardní knihovny, přesto mnoho lidí stále používá tento pojem na odlišení od ostatních částí knihovny.
Většina překladačů poskytuje implementaci standardu C++ včetně STL. Existují také implementace standardu nezávislé na kompilátoru (např. STLPortOficiální stránky STLPort). Jiné projekty také vytvářejí různé zákaznické implementace knihovny jazyka a STL s různými cíli návrhu.
Příklady „Hello, World!“ Následující jednoduchá aplikace vypíše „Hello, world!“ na standardní výstup. #include <iostream> // zpřístupní komponenty hlavičkového souboru iostream (in-stream a out-stream) #include <print> // zpřístupní funkci std::println (od C++23)
int main(int argc, char *argv[]) { // hlavní funkce programu std::println("Hello, world!"); // vypsání „Hello, world!“ na standardní výstup v c++23 std::cout << "Hello, world!" << std::endl; // starý způsob s explicitním užitím cout přenosu return 0; // konec programu, return označuje ukončení funkce a navrácení hodnoty, v tomto případě úspěch (nula) }
Parametry programu Tato aplikace vypíše všechny argumenty programu zadané při spuštění #include <print>
int main(int argc, char *argv[]) { for(int i = 0; i < argc; i++) { std::print("{}: {}\n", i + 1, argv[i]); // argv obsahuje cestu k souboru spuštěného programu a jeho parametry spuštění
return 0; }
Polymorfismus Pro zkrácení kódu je uvedena deklarace a definice tříd najednou. Správně by deklarace měla být v hlavičkovém souboru, definice v souboru s kódem. Navíc je doporučeno, aby každá třída byla v samostatném souboru. #include <iostream> #include <string>
class A { public: virtual std::string ahoj() { // je virtual return "Ahoj z A\n";
std::string cau() { // není virtual return "Cau z A\n";
class B : public A { public: virtual std::string ahoj() override { // virtual a override zde nejsou nutné, ale jsou doporučené return "Ahoj z B\n";
std::string cau() { return "Cau z B\n";
int main(int argc, char *argv[]) { A a; std::cout << a.ahoj(); // „Ahoj z A“ std::cout << a.cau(); // „Čau z A“
B b; std::cout << b.ahoj(); // „Ahoj z B“ std::cout << b.cau(); // „Čau z B“, viz řádek 44
A *aPtr = &b; std::cout << aPtr->ahoj(); // „Ahoj z B“, zavolá se metoda z B std::cout << aPtr->cau(); // „Čau z A“, zavolá se metoda z A, protože kvůli chybějícímu virtual není metoda překrytá, viz řádek 40
B *bPtr = dynamic_cast<B*>(aPtr); // přetypování aPtr na B* if (bPtr != nullptr) { // pokud se povedlo přetypovat std::cout << bPtr->ahoj(); // „Ahoj z B“ std::cout << bPtr->cau(); // „Čau z B“, zavolá se metoda z B, protože bPtr je typu B* } else { std::cout << "aPtr není typu B*" << std::endl; // vypsání chybové hlášky
return 0; }
Algoritmy Ve standardní knihovně jsou k dispozici algoritmy pro práci s datovými strukturami. Na příkladu je pomocí standardních algoritmů vygenerována a vypsána Fibonacciho posloupnost. #include <algorithm> #include <print> #include <generator>
/** * koprogram vždy vygeneruje následující číslo z Fibonacciho poslouposti */ std::generator<int> fibonacci() { int krok = 0; // počet vygenerovaných čísel F. posloupnosti int i = 0, // předposlední číslo F. posloupnosti j = 1; // poslední číslo F. posloupnosti
while (true) { int vratit = 0; // pro 0. krok if (krok == 1) { // pro 1. krok vratit = 1; } else if (krok > 1) { // pro ostatní kroky vratit = i + j; // výpočet další hodnoty i = j; // dvoukroková příprava na výpočet následující hodnoty j = vratit;
krok++; co_yield vratit; // vrácení hodnoty z koprogramu
/** * Funkce vypíše předané číslo na standardní výstup a odřádkuje. */ void vypisovac(int i) { std::println("{}", i); }
int main(int argc, char* argv[]) { auto range = fibonacci() | std::views::take(20uz); // generování líného pohledu s 20 elementy pomocí koprogramu std::ranges::for_each(range, &vypisovac); // výpočet pohledu a vypsání jeho prvků
return EXIT_SUCCESS; // vrácení nuly (úspěch) }
Varianty
Rozšířeními jazyka C++ jsou C++/CLI a C++/CX od Microsoftu a Objective-C++ od Applu.
Odkazy Poznámky
Reference
Literatura
Související články Knihovny GTK+ Qt Ultimate++ wxWidgets
Software pro vývoj Anjuta C++Builder Clang Code::Blocks Dev-C++ Eclipse GCC KDevelop Microsoft Visual Studio NetBeans Turbo C++
Externí odkazy
stroustrup.com – domovská stránka Bjarne Stroustrupa; mimo jiné uvádí historii C++, odpovědi na často kladené otázky a podrobný glosář. Jde o základní zdroj informací a odkazů věnovaných C++. builder.cz, sekce C, C++ vsb.cz, český tutoriál programování v C++ cplusplus.com – referenční příručka Thinking in C++ – dvoudílná učebnice od Bruce Eckela, volně ke stažení. První díl vyšel knižně i v českém jazyce.
Kategorie:Programovací jazyky Kategorie:Multiparadigmatické jazyky Kategorie:Objektově orientované programovací jazyky