Автор: Ярослав Пушко, Software Engineer, GlobalLogic

С++ або плюси – це мова для сміливих й амбітних розробників, що прагнуть розробляти складні й масштабні проєкти. У її тонкощах не розібратись за кілька тижнів  і тим паче за кілька лабораторних робіт. Але плюси дають хорошу базу, яка допоможе спеціалісту швидше засвоїти інші мови програмування. А коли особливості С++ перейдуть з розряду “витребеньок” у звичайні “фічі”, ви  відчуєте усю силу цієї мови. Отриманий при роботі з С++ досвід є унікальним та допоможе працювати з будь-якими проєктами – від розробки ігор до запуску марсохода. Розробник отримує як велику силу, так і велику відповідальність, адже він може керувати процесом з перших рядків коду. Сила плюсів у високій обчислювальній потужності й керованості – спеціаліст отримує рівно те, що прописав. 

У сучасному світі більшість мов програмування використовують C-подібний синтаксис та принципи ООП. Тобто, опанувавши C/C++, спеціаліст полегшує собі роботу на майбутнє. Навіщо новачкам вчити плюси, як створити собі план навчання цієї мови та швидше відчути його можливості розкаже у своїй колонці Ярослав Пушко, Software Engineer, GlobalLogic. 

Історія довжиною у 40 років

Вісімдесяті роки двадцятого століття. Бйорн Страуструп, інженер Bell, був невдоволений результатом і процесом роботи з наявними мовами. Тому він вирішив провести дослідження й поєднати мову C та Simula.  Так народилась С++. 

Своєю появою плюси викликали фурор у галузі. Вони універсальні завдяки компіляторам, швидко сприймаються машиною й спрощують роботу з великими програмами. C++ має великий потенціал розвитку й постійно покращуються. Страуструп працював над удосконаленням мови близько десяти років. Перший стандарт вийшов у 1998 році, а найновіший, С++20,  Міжнародна організація зі стандартизації (ISO) затвердила у 2020 році.

Плюси застосовуються в розробках, де важливі контрольованість, висока швидкість і точність –  в авто індустрії, іграх, медицині, embedded-системах, фінансах, економіці та телекомунікаціях. Вони стануть у пригоді й у фізиці, або під час створення справжнісінького марсохода. 

Об’єкти мови С++ оточують нас усюди. Ми вмикаємо комп’ютер на macOS чи Windows, що частково написані на мові С++. Шукаємо останні новини через браузер Google Chrome чи Mozilla. Передаємо електронні листи через імейл-клієнт Thunderbird. Всі ці проєкти засновані на плюсах. У фінансовій сфері Bloomberg передає дані в реальному часі завдяки швидкості С++, а дизайнери малюють анімацію і 3D моделі на “плюсовому” Maya 3D. Трейдингові та банківські операції теж можливі завдяки С++.

За даними DOU, кожний другий проєкт у GameDev створений на С++. Так само і більшість розробок в ІоТ потребують роботи переважно із мовою С++ чи попередницею – С. Третина десктопних проєктів також написані на С++. 

Контрольованість й передбачуваність: можливості С++

Переважно С++ обирають досвідчені спеціалісти, які вже понад 5 років у професії. Так, середній вік розробника на плюсах – 30 років, і він має близько 6 років досвіду. Професіоналу варто знати кілька мов. І плюси, завдяки складності й багаторівневості, – гарний варіант для старту кар’єри. У роботі із С++ новачок отримує досвід і навички, що допоможуть розв’язати складні алгоритмічні задачі та структурувати знання комп’ютерних технологій, які знадобляться й через багато років. 

Головна причина для вивчення мови C++ – можливість зрозуміти різні підходи до програмування і методологій розробки. Ці навички знадобляться і для вивчення інших мов програмування.

С++ універсальна й допомагає зрозуміти програмування в цілому. Завдяки сумісності із мовою С, плюси підтримують різні парадигми програмування – імперативне, процедурне, об'єктноорієнтоване (ООП)  та узагальнене програмування. З отриманою на плюсах базою ви зможете легше засвоїти інші мови, якщо в майбутньому матимете таке бажання.

С++ має досить багато стадій перевірки ще до запуску готової аплікації. Розробник обов’язково має компілювати дані з сирцевого коду на С++, який перевіряється компілятором. Вихідний C++-файл – це код, і не може запускатись як програма чи служити бібліотекою (на противагу Python, JavaScript). Тому кожен вихідний файл потрібно скомпілювати у виконуваний файл, динамічну або статичну бібліотеки. 

Плюси виділяються серед інших мов програмування своєю передбачуваністю. Вони дають розробнику можливість контролювати продуктивність системи, швидше виправляти баги й працювати з пам'яттю на найнижчих рівнях. С++ – це строго типізована мова програмування, тобто,  тип даних змінної залишається сталим. Це зменшує кількість помилок через несумісність методів із типом змінної та спроби привести одну і ту ж змінну до іншого типу даних. А більшість із них виключається на стадії компіляції програми. Статична типізація даних скорочує й сам процес компіляції до 0,014 сек., адже компілятор не витрачає час на визначення типу змінної, як це відбувається з інтерпретованими мовами на зразок JavaScript, Python. Завдяки меншому електроспоживанню й економному використанню пам'яті, мова С++ оптимальна для проєктів зі складною багаторівневою архітектурою. Наприклад, для розробки embedded-пристороїв.  

C++ ідеально підходить там, де потрібна продуктивність і надійність. Плюси – це низькорівнева мова. Вона максимально близька до програмування на машинних кодах й, фактично, звертається безпосередньо до “заліза” комп'ютера і його мікропроцесора. Такі команди сприймаються процесором легше – передаються прямолінійно, швидше і без змін. Це зменшує навантаження на систему. Розробник також має доступ до великого набору бібліотек й шаблонів, а тому може автоматизувати й пришвидшити розв'язання задачі.

Розробнику, що хоче професійно зростати, керувати проєктом чи стати архітектором, треба розуміти будову системи проєкту. Сильний спеціаліст не лише має навички й досвід роботи із технологією, але й знає логіку процесу – як вона працює. Плюси розвивають широке бачення – вчать алгоритмічного мислення і розуміння базових конструкцій. А відточення навичок відбувається на реальних проєктах. 

Вчимо плюси у кілька кроків

Новачку знадобиться більше часу для засвоєння універсального С++, ніж для кросплатформеного  Java чи мінімалістичного Python. Деяким вдається здолати її менше ніж за місяць. Проте це рідкість і, напевно, шалена мотивація чи здача курсової на носі. Щоб підтримувати рівень профі, інженери постійно вдосконалюють знання й вчать нові фішки С++. 

“Прокачати”  свою англійську. Поки ви не відкрили книжку і не почали писати команди самотужки, переконайтесь, що ваша англійська на високому рівні.  Володіти іноземною – базова вимога до кваліфікованого ІТ-спеціаліста. В червні 2021 року майже половина розробників в Україні зазначили, що мають рівень мови Upper Intermediate (B2) чи Advanced (С1). Навчальні матеріали чи актуальні статті легше знайти на англомовних джерелах, мови програмування переважно англійською, документація також. Зазубрити команди чи давати їх рідною мовою можна, проте це неефективно й ускладнює навчання. Разом з тим, обрати методологію вивчення мови та знайти курси й викладача під свій графік стало легше. Практикувати розмовну мову ІТ-спеціалісту можна на форумах, консультаціях з іноземним ментором чи у спілкуванні з замовником. А технічну – через вивчення додаткових матеріалів. 

Опанувати мову С. Починати вивчати плюси треба після засвоєння мови С. Ці дві мови, С та С++, нерозлучні й часто зустрічаються на проєкті паралельно. Новачку необхідно якомога більше часу присвячувати вивченню технологій, бібліотек, читати літературу й писати код. Особливу увагу варто приділити стороннім бібліотекам, адже велику частину проблем, які вам потрібно вирішити, вже хтось вирішував.

Читати класику. Перша книжка має бути технічною. Написана сучасним автором чи десятки років тому – на ваш вибір. Але класичну літературу читати обов’язково. Засновник мови С++, Страуструп, видав кілька своїх матеріалів. Його “Дизайн та еволюція C++” допомагає зрозуміти природу плюсів. Так ви швидко освоїтесь у темі. Для ширшого світогляду й орієнтування в темі прочитайте про контейнери, алгоритми й ітератори. 

Використовувати шаблони. Найвідоміша функція С++ – метапрограмування шаблонів. Це коли код пишеться не залежно від типу змінних, які в ньому використовуються. Це надзвичайно потужна штука, яка спрощує розробку проєкту, проте підвищує рівень входження. Основна ідея полягає в тому що Ви пишете код один раз, а компілятор генерує конкретні функції з необхідним типом.

Навчатись самостійно. Самоосвіта – запорука успіху.  Тому самоосвіті треба приділити достатньо уваги. Фундаментальна база – путівник у світі кодування на плюсах. А практика – автомобіль, на якому ви рухаєтесь. Спеціаліста визначає досвід і технічні знання. Тому для закріплення прочитаного переходьте до дій.

Пробувати своє. Хочете швидше освоїти плюси? Створіть «домашній» проєкт. Підберіть собі робочу бізнес-задачу і виконайте її на плюсах. У процесі розбирайте на складові, шукайте аналогічні кейси та повторюйте. 

Найпростіше – зробити систему входу та реєстрації. Пропишіть запит на заповнення форми з логіном  та паролем. Після всі дані переадресуйте в окремий файл з обліковими даними, а якщо користувач в базі відсутній – створіть повідомлення про помилку. Як альтернатива, спроєктуйте банківську онлайн-систему. Додайте у функції можливість показати дані клієнта, відкрити рахунок чи депозит, а також закрити картку. Такий проєкт на C++ навчить вас коригувати дані, додавати, редагувати чи видаляти заявку.

Створіть свою дорожню карту. Виробіть свою методологію навчання й рухайтесь покроково. Звикайте до вимог, функціоналу та стеку технологій. Але не бійтесь експериментувати та пробувати нові підходи. Коли “наб’єте руку” й зрозумієте синтаксис мови, зв’язки й процеси, то зможете виробити свій стиль й модифікувати алгоритм під власні потреби. 

Плюси вчать долати перешкоди 

Мова С++ схожа на машину з механічною коробкою передач – більш керована й маневрована. Навчились водити на ній – з легкістю пересядете на машину з автоматичною КПП.

Плюси трохи складніші за попередника С, але завдяки елементам ООП (об’єктно-орієнтовне програмування) мають більшу продуктивність та вищу міру абстракції, що дає змогу навіть надзвичайно велику задачу розбивати на маленькі зрозумілі об’єкти. Завдяки таким характеристикам розробник може створювати складні проєкти із високим навантаженням. 

Плюси трохи складні, і їх не вивчиш за 2 тижні й не розберешся після однієї професійної книжки, хоча і це потрібно для опанування теми. Варто виділити час й мати терпіння. Проте це дає можливості, недоступні мовам вищого рівня. Елементи ООП в С++ підвищують абстрактність мови та дають змогу проєктувати системи з максимальним наближенням до їх природних аналогів. На плюсах, повністю чи частково, розробник може створити складні проєкти із високим навантаженням – від відеоігор до безпілотних авто. Під час роботи на С++ інженер більше створює, ніж використовує. При цьому в процесі вчиться швидко перемикатись між рівнями абстракції компонентів, спрощувати й автоматизувати. А роботу можна оптимізувати завдяки шаблонам й великій кількості вже готових бібліотек.

Спеціаліст стає майстром із досвідом. Треба поглибитись в обрану галузь. А для цього – вивчити теорію і звикнути до інструментів й технології розробки ПЗ (програмного забезпечення). І найбільше часу приділити практиці – домашні проєкти, переписування задач й алгоритмів, робота в команді. Так ви розберетесь із системою, зрозумієте механіку й логіку. А як опануєте концепт, руки самі захочуть експериментів. І С++ заграє новими можливостями.