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C++ Definition & Begriffserklärung

C++C++ gehört zu einer der ältesten und weltweit am stärksten verbreiteten objektorientierten Programmiersprachen. Eine Vielzahl von Softwareanwendungen wurde in dieser Sprache entwickelt, die bereits 1979 das Licht der Welt erblickt hat. Ursprünglich entwickelt von einem Mitarbeiter von AT&T ermöglicht C++ auch heute noch die maschinennahe Programmierung auf einem hohen Abstraktionsniveau. Damit lassen sich leistungsstarke und effiziente Anwendungen entwickeln.

Wo C++ zur Anwendung kommt

Eingesetzt wird C++ sowohl in der System- als auch in der Anwendungsprogrammierung. In der Systemprogrammierung werden Softwarekomponenten erstellt, die Teil eines Betriebssystems sein sollen, mit diesem eng verbunden sind auch mit der Hardware kommunizieren. Dazu gehören bspw. auch die wichtige Programmierung von Treibern und die Entwicklung von virtuellen Maschinen, mit denen sich Betriebssysteme auf fremden Betriebssystemen darstellen lassen.

In diesen Bereich hat C++ die Rolle der Assemblersprachen und C eingenommen. Bei der Anwendungsprogrammierung geht es um die Entwicklung von Softwareprogrammen aller Art wie etwa Bürosoftware, Bildbearbeitungsprogrammen, Videospielen und vielen anderen mehr. Bei dieser Art von Software wird C++ dafür eingesetzt, möglichst effiziente Programme zu entwickeln, damit die Systemressourcen geschont werden.

Sowohl in der System- als auch in der Anwendungsprogrammierung gehört C++ zu den am weitesten verbreiteten Programmiersprachen. Hinsichtlich der Anwendungsprogrammierung muss jedoch gesagt werden, dass die Software hier zunehmen von den Sprachen C# und auch Java zurückgedrängt wird. Diese Entwicklung hat sich insbesondere in den Jahren 2000 bis 2010 vollzogen, seit dem Aufkommen mobiler Endgeräte jedoch konnte C++ erneut Boden gut machen. Hier sind die technischen Rahmenbedingungen besonders eng, da schnelle und stromsparende Applikationen entwickelt werden müssen.

Entstehungsgeschichte von C++

Die Programmiersprache C++ basiert auf der Sprache C und teilt mit dieser eine Reihe von Merkmalen. Im Gegensatz zu C sind bei C++ weitere Datentypen hinzugekommen und Umwandlungsmöglichkeiten für Datentypen. Klassen können Mehrfachvererbungen aufweisen und über virtuelle Funktionen verfügen, es existieren Ausnahmebehandlungen und Templates sowie viele weitere Unterschiede.

C++ geht auf die Ideen des Entwicklers  Bjarne Stroustrup zurück, der die Sprache als Mitarbeiter des Telefonkonzerns AT&T entwickelt hat, an der späteren Standardisierung beteiligt war und auch das erste Einführungswerk zu der Sprache geschrieben hat. Inspiriert wurde die Entwicklung von C++ durch die Programmiersprache Simula, die sich jedoch als nicht effizient genug für die Erstellung von Programmen herausstellte.

Die erste Version von C++ erschien im Jahr 1985, damals war die Sprache jedoch noch nicht standardisiert. Erst im Jahr 1998 erfolgte die endgültige Standardisierung, bis heute wird die Sprache weiterentwickelt. Da die Sprache einige Schwächen aufweist und sich die technischen Bedingungen laufend entwickelt, wird C++ auch heute verbessert und an neue Bedingungen der Programmierung angepasst. So wurden etwa nach 2005 Verbesserungen hinsichtlich der Behandlung von Threads vorgenommen, die wichtig sind für die Programmierung in Mehrprozessorumgebungen.

Eigenschaften der Sprache C++: Sprachdesign

Verallgemeinerte Mechanismen werden von der Sprache C++ favorisiert gegenüber integrierten Einzellösungen. C++ wird damit vor allem für die Erstellung von Bibliotheken verwendet, auf denen spätere Programmierer bei der Entwicklung ihrer Software aufbauen können. Die Verbindung von Abstraktion und Effizienz erfolgt dabei vor allem mittels der Template-Metaprogrammierung, die als das Herzstück der C++-Sprache betrachtet werden kann. Hierbei wird Programmcode nicht vom Programmierer selbst, sondern vom Programmcode generiert.

Der Programmierer entwickelt also lediglich den Meta-Code, der dann zahlreichen weiteren Code selbstständig erzeugen kann. Hierin ist einer der Gründe zu sehen, weshalb sich mit C++ besonders effizient programmieren lässt. Wie bei jeder anderen Programmiersprache auch, existieren bei C++ spezifische Nachteile, die es zu beachten gilt. So wird der Entwickler etwa mit einer manuellen Speicherverwaltung konfrontiert, bei der C++ davon ausgeht, dass der Anwender die Verwaltung des Speichers selbst übernehmen kann. In C++ selbst existieren keine Hilfsmittel, die den Programmierer darauf hinweisen würden, ob ein Speicherbereich bereits belegt ist oder nicht. Gerade unerfahrene Programmierer können hier also leicht Fehler produzieren.

Eine weitere Schwäche ist die unvollständige Objektorientierung und eine kontextabhängige Bedeutung von Sprachelementen und Operatoren. C++ steht insbesondere mit den Programmiersprachen Java und C# in Konkurrenz, die ebenfalls auf C basieren und teilen eine ähnliche Syntax. Aus diesem Grund ist es relativ einfach, diese Programmiersprachen zu erlernen, sobald eine davon bekannt ist. Diese Gemeinsamkeiten sind aber alleine auf der Ebene der Syntax zu sehen, konzeptionell hingegen können die Sprachen sich erheblich unterscheiden.

Umsetzung des Codes im Compiler

Damit der Quellcode in einen maschinell ausführbaren Code überführt werden kann, muss eine Kompilierung erfolgen. Die Implementierung eines Compilers ist bei C++ eher als kompliziert anzusehen. Selbst nach der endgültigen Fertigstellung einer Sprachnorm für C++ im Jahr 1998 hat es Jahre gedauert, bis die Sprache von den Compilern verstanden und umgesetzt werden konnte.

Wird die Entwicklung mit C++ unter Windows vorgenommen, kommt häufig der in Visual C++ enthaltene Compiler zum Einsatz, der von Microsoft selbst zur Verfügung gestellt wird. Hierbei handelt es sich um einen der am weitesten verbreiteten Compiler für Windows. Weitere gängige Compiler sind Comeau C++, Intel C++ und Clang sowie g++. Bei g++ handelt sich um einen quelloffenen Compiler, der unter der GNU-Lizenz vertrieben wird.

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