تبلیغات
Information - زبان های برنامه سازی 2

فلسفه

در کتاب «طراحی و تکامل ++C» بی‌یارنه استراستروپ قوانین مورد استفاده در طراحی ++C را بیان می‌نماید. دانستن این قوانین به فهمیدن نحوه عملکرد ++C و چرایی آن کمک می‌کند. جزئیات بیشتر در کتاب قابل دسترسی است:++C طراحی شده است تا یک زبان عمومی با کنترل نوع ایستا و همانند C قابل حمل و پربازده باشد.++C طراحی شده است تا مستقیما و بصورت جامع از چندین شیوه برنامه‌نویسی (برنامه‌نویسی ساخت‌یافته، برنامه‌نویسی شی‌گرا، انتزاع داده، و برنامه‌نویسی جنریک)

++C طراحی شده است تا به برنامه‌نویس امکان انتخاب دهد حتی اگر این انتخاب اشتباه باشد.

++C طراحی شده است تا حداکثر تطابق با C وجود داشته باشد و یک انتقال راحت از C را ممکن سازد.

++C از بکاربردن ویژگی‌های خاص که مانع از عمومی شدن است خودداری می‌نماید.

++C از ویژگی‌هایی که بکار برده نمی‌شوند استفاده نمی‌کند.

++C طراحی شده است تا بدون یک محیط پیچیده عمل نماید.

کتابخانه استاندارد

در سال ۱۹۹۸ استاندارد ++C شامل دو بخش هسته زبان و کتابخانه استاندارد ++C است. این کتابخانه شامل بیشتر بخش‌های STL و کتابخانه استاندارد C است. بیشتر کتابخانه‌های ++C در استاندارد وجود ندارند و یا استفاده از تعریف قابلیت پیوند کتابخانه‌ها را می‌توان در زبان‌هایی مانند فرترن، C، پاسکال، بیسیک نوشته شوند. البته با توجه به ویژگی‌های کامپایلر مشخص خواهد شد که کدام زبان را می‌توان استفاده نمود.

کتابخانه استاندارد ++C شامل کتابخانه استاندارد C با یک سری تغییرات برای بهبود عملکرد است. بخش بزرگ بعدی این کتابخانه STL است. STL شامل ابزار بسیار قدرتمندی مانند نگه‌دارنده‌ها (مانند vector و list)، تکرارکننده‌ها (اشاره‌گرهای عمومی شده) برای شبیه‌سازی دسترسی مانند آرایه الگوریتم‌هایی برای جستجو و مرتب‌سازی در آنها وجود دارند. نقشه‌ها (نقشه‌های چندگانه) (آرایه شرکت‌پذیر) و مجموعه‌ها (مجموعه‌های چندگانه) واسط‌های عمومی فراهم می‌سازند. در نتیجه با استفاده از قالب تابع، الگوریتم‌های جنریک با هر نگه‌دارنده و دارای تکرارکننده عمل نماید. همانند C ویژگی‌های کتابخانه را می‌توان با استفاده از شبه دستور include# شامل یک سرآیند استاندارد اضافه نمود. c دارای ۶۹ کتابخانه استاندارد است که ۱۹ تا از آنها نامناسب تشخیص داده شده‌اند.استفاده از کتابخانه استاندارد - مانند std::vector یا std::string به جای آرایه‌های C- موجب ایجاد برنامه‌های مطمئن‌تر شده است.STL در آغاز محصولی جداگانه از HP و سپس SGL پیش از ادغام در کتابخانه استاندارد ++C بوده است. استاندارد عبارت STL را بکار نمی‌برد بلکه آن را بخشی از کتابخانه می‌داند اما مردم هنوز هم آن را برای جداسازی بخش‌های مختلف کتابخانه با این نام بکار می‌برند.(جریان‌های ورودی/خروجی، جهانی‌سازی، تشخیص، زیرمجموعه کتابخانه C)

بیشتر کامپایلرها کتابخانه استاندارد و STL را پیاده‌سازی می‌نماید. پیاده‌سازی‌های مستقلی نیز همانند STLport نیر وجود دارند. پروژه‌های دیگر نیز پیاده‌سازی‌های خود را از STL با توجه به اهداف خود بوجود می‌آورند.

ویژگی‌های معرفی شده در ++C

در مقایسه با C زبان ++C ویژگی‌های جدیدی را معرفی نموده است مانند تعریف متغیر به عنوان عبارت، تغییر نوع‌های همانند تابع، new/delete، نوع داده bool، توابع درون‌خطی، آرگومان پیشفرض، گرانبارسازی عملگر و تابع، فضای نام و عملگر تعیین حوزه ::، کلاس‌ها (شامل تمام ویژگی‌های مربوط به کلاس‌ها همانند وراثت، اعضای تابع، توابع مجازی، کلاس‌های انتزاعی، و سازنده‌ها)، قالب‌ها، پردازش استثنا، کنترل نوع زمان اجرا، عملگرهای سربار شده ورودی (<<) و خروجی (>>).

برخلاف باور عموم ++C نوع داده ثابت را معرفی ننموده است. کلمه const کمی پیش از استفاده از این کلمه در ++C توسط زبان C بصورت رسمی بکار گرفته شد.در بعضی حالات ++C تعداد کنترل نوع بیشتری نسبت به زبان C انجام می‌دهد. (برای اطلاعات بیشتر بخش «ناهماهنگی با C» را در پایین ببینید)توضیحات با استفاده از // قبل از زبان C در زبان BCPL معرفی شده بود که مجددا در زبان ++C به کار گرفته شد.

بعضی ویژگی‌های ++C بعدا توسط C به کار گرفته شد مانند نحوه تعریف for، توضیحات به شکل ++C (با استفاده از //)، و کلمه inline با وجود اینکه تعریف این کلمه در C99 با تعریف آن در زبان ++C هماهنگی ندارد. همچنین در C99 ویژگی‌هایی معرفی شده است که در ++C وجود ندارند مانند ماکروهای قابل تغییر و استفااده بهتر از آرایه‌ها به عنوان آرگومان. بعضی کامپایلرها این ویژگی‌ها را پیاده نموده‌اند اما در بقیه این ویژگی‌ها موجب ناهماهنگی می‌گردد.

پیش پردازنده

++C بطور عمومی در سه فاز ترجمه می‌گردد: پیش‌پردازنده، ترجمه به کد object، پیوند (که دو مرحله آخر به عنوان عمل کامپایل شناخته می‌شود.) در اولین مرحله در پیش‌پردازنده، شبه‌دستورات پیش‌پردازنده تغییرات لغوی بر روی کد منبع ایجاد می‌نمایند و آن را به به مراحل دیگر تحویل می‌دهند.

شبه دستورات پیش‌پردازنده با استفاده از کاراکتر # قبل از هر گونه فضای خالی آغاز گشته و رشته‌هایی را در کد منبع با فایل یا رشته‌های دیگر با توجه به قوانین تعریف گشته توسط برنامه‌نویس جایگزین می‌نماید. این دستورات معمولا اعمال زیر را انجام می‌دهند: جایگزینی ماکروها، شمول فایل‌های دیگر (برخلاف ویژگی سطح بالاتر مانند شمول ماجول‌ها/پکیج‌ها/یونیت‌ها/کامپوننت‌ها)، کامپایل شرطی و/یا شمول شرطی. به عنوان مثال:                                                                                                                    #include <iostream >

که این دستور تمام سمبل‌ها در فایل سرایند کتابخانه استاندارد iostream را در فایل منبع وارد می‌سازد.

کاربرد معمول دیگر به عنوان ماکرو خوانده می‌شود:                                             #define MY_ASSERT(x) assert(x)

که کد (MY_ASSERT(x را با (assert(x در فایل منبع جایگزین می‌نماید. که این جایگزینی امکان کنترل استفاده از این تابع را در اختیار برنامه‌نویس قرار می‌دهد.استفاده از ماکروها در عمل چندان توصیه نمی‌گردد چرا که امکان کنترل نوع آرگومان‌ها را از بین برده در نتیجه ممکن است اشتباهاتی را وارد کد منبع نماید. طریقه دیگر برای انجام این کار استفاده از توابع درون‌خطی است.علاوه بر شبه‌دستورات معمول تعدادی شبه دستور برای کنترل جریان کامپایل وجود دارد که امکان شمول یا عدم‌شمول قطعه‌ای کد یا سایر ویژگی‌های کامپایل را در اختیار ما قرار می‌دهد.دستورات پیش‌پردازنده برای کاربردهای عددی نیز به کار می‌رود که هم‌اکنون استفاده از const به جای #define ترجیح داده می‌شود. این کار علاوه بر ایجاد کنترل نوع قوی مانع از گمراهی در فضاهای نام می‌گردد.هدف کمیته استانداردسازی از بین بردن پیش‌پردازنده است اما با توجه به خصوصیت مدولار ++C بعید به نظر می‌آید که این حذف امکان‌پذیر باشد.

قالب‌ها

قالب‌ها متفاوت با ماکروها هستند. در حالی که هر دوی این ویژگی‌های زمان کام پایل برای ایجاد کامپایل شرطی استفاده می‌شوند قالب‌ها محدود هب تغییرات لغوی و متنی نیستند. قالب‌ها با آگاهی از معنا و سیستم نوع در زبان استفاده شده و سایر ویژگی‌های زمان کامپایل می‌توانند از عملیات سطح بالا برای کنترل ترتیب اجرا براساس نوع پارامترها استفاده نمایند. ماکروها کنترل خود را بر کامپایل از طریق ویژگی‌های از پیش تعیین شهد انجام می‌دهند ولی قادر به ایجاد انواع جدید و کنترل نوع نیستند و فقط محدود به تغییرات متنی پیش از کامپایل هستند. به زبان دیگر ماکروها کنترل خود را با استفاده از نشانه‌های از پیش تعیین شده انجام می‌دهند اما همانند قالب‌ها نمی‌توانند نشانه‌ها را خود ایجاد نمایند. قالب‌ها ابزاری برای چندریختی ایستا و برنامه‌نویسی جنریک است. علاوه بر این قالب‌ها یک ویژگی تورینگ-کامل هستند که به این معناست که هر برنامه قابل محاسبه توسط کامپیوتر را می‌توان با استفاده از فرابرنامه‌نویسی قالب‌ها نوشت.بطور خلاصه استفاده از قالب‌ها به معنای نوشتن هر تابع یا کلاس باشتفاده از تمامی انواع ممکن است که در قالب آن را پیش از کامپایل معین نمی‌کنیم.

اشیا

سی++ چندین ویژگی شی‌گرا را زبان سی معرفی نمود معرفی کلاس چهار ویژگی که در زبان‌های شی‌گرا و بعضا غیر شی‌گرا حضور دارد یعنی انتزاع، بسته‌بندی، وراثت، و چندریختی را فراهم کرد. اشیا نمونه‌های ساخته شده از کلاس در زمان اجرا هستند. می‌توان کلاس را نمونه‌ای از قالب‌ها دانست که چندین مورد از آنها بوجود می‌آید.

بسته‌بندی

بسته‌بندی به معنای جمع‌آوری عملیات و داده در یک محل می‌باشد. سی++ بسته‌بندی را با ایجاد امکان تعریف هر کلاس به صورت public، private، protected پیاده‌سازی نموده است. اعضای private فقط توسط اعضای کلاس و یا کلاس‌ها دقیقا بیان شده (friend) قابل دسترسی هستند. اعضای protected توسط کلاس‌های ارث برده شده و اعضای کلاس و کلاس‌های friend قابل دسترسی هستند.در تعاریف شی‌گرا باید تنها توابعی بسته‌بندی گردند که باید از نحوه پیاده سازی این نوع بخصوص اطلاع داشته باشد. سی++ این ویژگی را با استفاده از توابع عضو و توابع دوست فراهم نموده اما قطعی نکرده است. در سی++ این امکان وجود دارد که تمام نوع را عمومی تعریف نمایند اما در صورتی که نیاز باشد فقط بخشی از آن عمومی گردد در نتیجه این زبان نه تنها شی‌گرا است از مدل‌های ضعیف‌تر همانند برنامه‌نویسی مدولار پشتیبانی می‌نماید.عموما توصیه بر این است که تمام اعضا به صورت خصوصی یا حفاظت شده تبدیل گردند و فقط توابعی که باید توسط دیگر کلاس‌ها به عنوان واسط استفاده شوند عمومی باقی بمانند.

وراثت

وراثت این امکان را ایجاد می‌کند که یک نوع ویژگی دیگر انواع را داشته باشد. وراثت از یک کلاس پایه می‌تواند عمومی، خصوصی یا حفاظت شده باشد. این تعیین سطح دستزسی مشخص می‌سازد آیا کلاس‌های نامربوط و یا مشتق شده می‌توانند به اعضای عمومی یا حفاظت شده کلاس پایه دسترسی داشته باشند. تنها وراثت عمومی به معنای وراثت به کار رفته بصورت عموم است. دو نوع دیگر وراثت به ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرند. اگر تعیین‌کننده سطح دسترسی حذف شود سطح دسترسی برای کلاس خصوصی و برای ساختمان به صورت عمومی تعریف می‌گردد. کلاس‌های پایه ممکن است یثورت مجازی تعریف شوند که به آن وراثت مجازی گویند. وراثت مجازی تضمین می‌کند که فقط یک نمونه از کلاس پایه وجود داشته باشد و مشکلاتی همانند مشکلات وراثت چندگانه بوجد نیاید.وراثت چندگانه یکی از ویژگی‌های مورد بحث در سی++ است. وراثت چندگانه امکان اشتقاق از چند کلاس پایه را فراهم می‌نماید که موجب بوجود آمدن گراف رابطه وراثت بسیار پیچیده است. به عنوان مثال «گربه پرنده» می‌تواند از کلاس «گربه» و کلاس «پستانداران پرنده» ارث برد. در زبان‌های دیگر مانند سی‌شارپ و جاوا به صورت دیگری ویژگی مشابه را پیاده‌سازی می‌نماید هر کلاس می‌تواند از چندین واسط اشتقاق یابد اما فقط یک کلاس پایه برای اشتقاق وجود دارد(واسط‌ها برخلاف کلاس پایه فقط تعریف هستند و هیچ‌گونه پیاده‌سازی را شامل نمی‌گردند).

چندریختی

امکان استفاده از یک واسط برای چندین پیاده‌سازی فراهم می‌نماید و اشیا در شرایط مختلف رفتار مختلفی از خود نشان می‌دهند.سی++ دو نوع چندریختی در اختیار برنامه‌نویس قرار می‌دهد: چندریختی زمان کامپایل و چندریختی زمان اجرا. چندریختی زمان کامپایل امکان تصمیم‌گیری‌های زمان اجرا را فراهم نمی‌سازد و چندریختی زمان اجرا اغلب موجب پایین آمدن بازدهی می‌گردد.

آخرین مطالب
آرشیو مطالب
صفحات جانبی
پیوند های روزانه
تبلیغات

قالب وبلاگ

اخبار سینما

خرید پستی

خرید اینترنتی

فروشگاه ستاره