C++ ist eine der bekanntesten und meistgenutzten Programmiersprachen weltweit. Entwickelt wurde sie in den 80er Jahren von Bjarne Stroustrup als Erweiterung der Programmiersprache C, um den wachsenden Anforderungen moderner Software Genüge zu tun. Heute setzt man C++ in einer Vielzahl von Bereichen ein. Wie zum Beispiel bei der Entwicklung von Betriebssystemen, Webbrowsern und vielem mehr. Ich selbst habe immer wieder mal versucht, mich in C++ einzuarbeiten. Diese Versuche trugen meist keine Früchte. Bis Epic mit der Unreal Engine um die Ecke kam. Denn auf einmal machte es Spaß, sich mit der Hardcore Programmiersprache auseinanderzusetzen. Doch darüber schreibe ich dann in einem anderen Beitrag.

Kurze Zeitreise

C++ entstand in den 80er Jahren als eine Erweiterung der Programmiersprache C. Der dänische Informatiker Bjarne Stroustrup entwickelte C++ bei Bell Labs, wobei er sich von der Programmiersprache Simula inspirieren ließ, insbesondere von deren objektorientierten Ansatz.

Stroustrup wollte die Vorteile der objektorientierten Programmierung (OOP) mit der Leistung und Flexibilität von C kombinieren. Er begann mit der Erweiterung von C, um Klassen und Objekte, Vererbung und andere OOP-Konzepte zu unterstützen. Die erste Version von C++ hat er 1985 unter dem Namen „C with Classes“ veröffentlicht.

1989 kam es zu der Taufe und der Name war von nun an „C++“. Wobei das „++“ auf den Inkrement-Operator in C hinweist, um die Weiterentwicklung und Verbesserung von C zu symbolisieren. Seitdem hat C++ eine Reihe von Änderungen und Erweiterungen erfahren, deren Veröffentlichung in verschiedenen Standardversionen wie C++98, 11, 14, 17 und 20 stattgefunden haben. Diese Weiterentwicklungen haben dazu beigetragen, C++ zu einer leistungsstarken, vielseitigen und weit verbreiteten Programmiersprache zu machen, die man heute in vielen verschiedenen Bereichen einsetzt.

Grundlagen:

C++ basiert auf dem Prinzip der OOP, das die Entwicklung von modularem und wiederverwendbarem Code ermöglicht. Zu den grundlegenden Konzepten der OOP in C++ gehören: 

• Klassen: Eine Klasse ist eine Vorlage oder ein Bauplan für Objekte und definiert Attribute (Daten) und Methoden (Funktionen), die für die Objekte relevant sind.
  
• Objekte: Ein Objekt ist eine Instanz einer Klasse, die die in der Klasse definierten Attribute und Methoden besitzt.
  
• Vererbung: Vererbung ermöglicht es, eine neue Klasse (abgeleitete Klasse) auf der Grundlage einer bestehenden Klasse (Basisklasse) zu erstellen. Die abgeleitete Klasse erbt alle Attribute und Methoden der Basisklasse und kann zusätzliche Funktionen hinzufügen oder bestehende überschreiben.
  
• Polymorphismus: Polymorphismus ermöglicht es, unterschiedliche Klassen durch eine gemeinsame Schnittstelle zu verwenden. Das bedeutet, dass verschiedene Klassen die gleiche Methodensignatur haben können, aber unterschiedliche Implementierungen.
  
• Kapselung: Kapselung ist das Prinzip, Daten und Funktionen innerhalb einer Klasse zu bündeln und den Zugriff auf diese von außerhalb der Klasse zu beschränken. Dadurch kann man Attribute und Methoden vor unerwünschten Änderungen schützen.

Vorteile:

• Leistung: C++ bietet eine hohe Leistung und ermöglicht den effizienten Umgang mit Systemressourcen.

• Flexibilität: Es unterstützt verschiedene Programmierparadigmen wie prozedurale, objektorientierte und generische Programmierung, was Entwicklern erlaubt, die am besten geeigneten Ansätze für ihr Projekt zu wählen.

• Portabilität: Der Code ist portabel, was bedeutet, dass man es mit minimalen Änderungen auf verschiedenen Plattformen und Betriebssystemen ausführen kann.

• Große Standardbibliothek: Es verfügt über eine umfangreiche Standardbibliothek, die viele Funktionen und Klassen für allgemeine Aufgaben wie String- und Dateiverarbeitung, Datenstrukturen, Algorithmen und Mathematik enthält.

• Eine breite Community: Es hat eine große und engagierte Entwicklergemeinschaft, die regelmäßig neue Ressourcen, Tools und Bibliotheken bereitstellt. Dies erleichtert das Erlernen der Sprache und bietet Unterstützung bei der Entwicklung von Projekten.

Nachteile:

Obwohl C++ eine leistungsstarke und vielseitige Programmiersprache ist, gibt es auch einige Nachteile, die man berücksichtigen sollte:

• Steile Lernkurve: Es kann besonders für Anfänger komplex und schwierig zu erlernen sein, insbesondere im Vergleich zu einigen höheren Programmiersprachen wie Python oder JavaScript. Es gibt viele Regeln und Konzepte, die man beherrschen muss, und die Syntax kann verwirrend sein.

• Manuelle Speicherverwaltung: Im Gegensatz zu Sprachen mit automatischer Speicherverwaltung (z. B. Java oder Python) müssen C++-Programmierer den Speicher manuell verwalten. Das bedeutet, dass sie Speicher für Variablen und Objekte explizit zuweisen und freigeben müssen, was zu Fehlern wie Speicherlecks und ungültigen Speicherzugriffen führen kann.

• Keine Garbage Collection: Es verfügt nicht über eine integrierte Garbage Collection. Folglich erfolgt keine automatische Freigabe des Speicherts. Programmierer müssen daher Speicherlecks vermeiden und sicherstellen, dass die Speicherfreigabe erfolgt, wenn man diesen nicht mehr benötigt.

• Veraltete Funktionen und Syntax: Es hat im Laufe der Jahre viele Erweiterungen und Verbesserungen erfahren, aber einige ältere Funktionen und Syntaxelemente sind noch vorhanden, was zu Verwirrung und inkonsistentem Code führen kann. Programmierer müssen daher darauf achten, aktuelle Best Practices und moderne C++-Features zu verwenden.

• Längere Kompilierungszeiten: Aufgrund der Komplexität von C++ und der Vielzahl von Features, die der Compiler unterstützen muss, können Kompilierungszeiten länger sein als bei einigen anderen bzw. neueren Programmiersprachen. Dies kann den Entwicklungsprozess verlangsamen und die Produktivität negativ beeinträchtigen.

• Fehlende Sicherheitsfunktionen: Es bietet nicht dieselben Sicherheitsmechanismen wie einige andere Programmiersprachen, wie zum Beispiel automatische Speicherüberlaufprüfung. Dies kann das Risiko von Sicherheitslücken und Programmabstürzen erhöhen, wenn Entwickler nicht sorgfältig vorgehen.

Anwendungsfelder:

Aufgrund seiner Leistungsfähigkeit und Flexibilität wird C++ in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, wie zum Beispiel:

• Betriebssysteme: Es ist die Sprache der Wahl für viele Betriebssysteme wie Windows, Linux und macOS, da es direkten Zugriff auf Systemressourcen und Hardware bietet.

• Spieleentwicklung: Es ist eine der bevorzugten Sprachen für die Spieleentwicklung, da es eine hohe Leistung bietet und die Möglichkeit, komplexe Grafik-, Physik- und KI-Systeme effizient zu verwalten.

• Webbrowser: Es findet in der Entwicklung von Webbrowsern wie Google Chrome, Mozilla Firefox und Safari Einsatz, um eine schnelle und reaktionsschnelle Benutzererfahrung zu gewährleisten.

• Hochleistungsrechnen und wissenschaftliche Anwendungen: Man nutzt C++ häufig auch in Hochleistungsrechnen, Simulationen und wissenschaftlichen Anwendungen, wo Effizienz und Genauigkeit entscheidend sind.

• Embedded Systems: Es ist aufgrund seiner Fähigkeit, mit begrenzten Ressourcen umzugehen, eine geeignete Wahl für die Programmierung von eingebetteten Systemen wie Mikrocontrollern und IoT-Geräten.

Fazit

C++ ist eine leistungsstarke und vielseitige Programmiersprache, die sich seit ihrer Einführung in den 80er Jahren ständig weiterentwickelt hat. Dank der Unterstützung verschiedener Programmierparadigmen, einer großen Standardbibliothek und einer engagierten Community eignet sich C++ für eine breite Palette von Anwendungsbereichen und Projekten. Für mich persönlich war der Einstieg schwer. Gründe gibt es dafür viele. Doch der Hauptgrund, warum ich mich dann doch noch damit anfreunden konnte, war die Spieleentwicklung in der Unreal-Engine. Zum einen erhält man die Möglichkeit, Blueprints zu nutzen und zum anderen ermöglichen die Blueprints ein besseres Verständnis für den Code. Wenn man eine hohe Leistung und Flexibilität bei der Entwicklung von Software sucht, kann man C++ durchaus in Betracht ziehen.