C++ heute: Unverzichtbar und zukunftsfähig
Trotz der Konkurrenz neuer Programmiersprachen behauptet sich C++ dank seiner Vielseitigkeit und Leistung in der Softwareentwicklung bereits über viele Jahre. Die fortschreitende Entwicklung des Sprachstandards und der Tools wie C++Builder bieten Entwicklern entscheidende Vorteile. Entdecken Sie, wie C++ auch heute eine Schlüsselrolle in der Technologie spielt und welche Trends die Zukunft prägen werden.
Seit seiner Einführung in den 1980er Jahren hat sich C++ als eine der einflussreichsten und langlebigsten Programmiersprachen in der Softwareentwicklung etabliert. Entwickelt von Bjarne Stroustrup als Erweiterung der Programmiersprache C, sollte C++ die Leistungsfähigkeit und Effizienz von C mit den Vorteilen der Objektorientierung verbinden. Die erste kommerzielle Implementierung, bekannt als "C with Classes", bot Entwicklern die Möglichkeit, komplexe Softwaresysteme effizient zu entwerfen und zu implementieren und legte den Grundstein für die Entwicklung moderner Softwarearchitekturen. Diese Kombination aus Leistungsstärke und Flexibilität machte C++ schnell zu einem bevorzugten Werkzeug für Softwareentwickler weltweit.
In den folgenden Jahrzehnten erlebte C++ zahlreiche Iterationen und Erweiterungen. Die Einführung von Templates, Ausnahmebehandlung, Standard Template Library (STL) und neueren Features wie Lambdas und Multithreading markierten bedeutende Meilensteine in der Entwicklung der Sprache. Mit jeder neuen Version des C++ Standards – von C++98 über C++11 und C++17 bis hin zu C++23 – wurden neue Features eingeführt, die nicht nur die Ausdrucksstärke der Sprache erweiterten, sondern auch ihre Leistungsfähigkeit und Sicherheit erhöhten. Diese ständige Evolution hat es C++ ermöglicht, sich an die wechselnden Anforderungen der Softwareindustrie anzupassen und in vielen Bereichen führend zu bleiben.
C++ hat sich als unverzichtbares Werkzeug in der modernen Softwareentwicklung etabliert, das in einer Vielzahl von Bereichen Anwendung findet, darunter Systemprogrammierung, Spieleentwicklung, Echtzeitanwendungen und eingebettete Systeme. Die Fähigkeit von C++, sowohl Hardware-nahe Programmierung als auch komplexe, objektorientierte Designmuster zu unterstützen, macht es zur Sprache der Wahl für Projekte, die sowohl hohe Leistung als auch Flexibilität erfordern (Abb. 1). In einer Welt, in der Softwareanwendungen immer komplexer und ressourcenintensiver werden, bietet C++ die Werkzeuge, um effiziente und skalierbare Lösungen zu entwickeln.
Trotz der zunehmenden Popularität neuer Programmiersprachen wie Python, Rust und Go bleibt C++ aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften und umfangreichen Bibliotheken konkurrenzlos in vielen Anwendungsbereichen. Der Einsatz von C++ in Hochleistungsrechnern, Spielen und eingebetteten Systemen zeigt, dass die Sprache nicht nur überlebt, sondern in vielen Fällen auch die Konkurrenz übertrifft. Die Kombination aus Effizienz, Kontrolle über Ressourcen und kontinuierlicher Weiterentwicklung durch die C++-Community sorgt dafür, dass C++ auch in Zukunft eine zentrale Rolle in der Softwareentwicklung spielen wird.
Dieser Artikel hat das Ziel, die aktuelle Bedeutung von C++ in der Softwareentwicklung zu beleuchten und einen Einblick in die neuesten Entwicklungen und Werkzeuge zu bieten, die die Sprache unterstützen. Ein besonderes Augenmerk wird auf den C++Builder gelegt, eine leistungsstarke integrierte Entwicklungsumgebung (IDE), die dabei hilft, Projekte effizient zu realisieren. Wir werden u.a. die Integration von Visual Assist in C++Builder, einem populären Add-on für C++-Entwicklungsumgebungen, untersuchen und aufzeigen, wie damit die Produktivität und Codequalität verbessert werden kann.
Darüber hinaus werden wir einen Blick auf die neuesten C++ Sprachstandards werfen. Diese Standards sind ein entscheidender Faktor, um die Wettbewerbsfähigkeit von C++ gegenüber anderen modernen Sprachen zu gewährleisten. Die ständige Weiterentwicklung der Sprache spiegelt die Anforderungen wider, die an moderne Softwarelösungen gestellt werden.
Die Entwicklung der C++ Sprachstandards
Die Entwicklung der C++ Sprachstandards wird von der ISO (International Organization for Standardization) überwacht, um sicherzustellen, dass die Sprache den Anforderungen der modernen Softwareentwicklung gerecht wird. Jeder neue Standard bringt eine Reihe von Erweiterungen, Verbesserungen und neuen Features mit sich, die darauf abzielen, die Ausdruckskraft, Effizienz und Sicherheit der Sprache zu erhöhen (Tabelle 1).
Tabelle 1: Wesentliche Merkmale der C++ Sprachstandards.
| C++ | Veröffentlichung | Hauptmerkmale |
| C++98 | 1998 |
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| C++03 | 2003 |
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| C++11 | 2011 |
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| C++14 | 2014 |
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| C++17 | 2017 |
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| C++20 | 2020 |
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| C++23 | 2023 |
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Die Entwicklung von C++ geht noch weiter. Der kommende Standard C++26 wird voraussichtlich mehrere Erweiterungen und Verbesserungen bieten. Reflection ermöglicht es Programmen, ihre eigenen Typen und Strukturen zur Laufzeit zu erstellen und zu modifizieren, was Metaprogrammierung erleichtert. Contracts implementieren das Konzept Design by Contract und verbessern die Zuverlässigkeit durch präzise Spezifikation von Prä- und Postbedingungen. Verbesserungen im Bereich Concurrency und Parallelism optimieren die parallele Programmierung. PatternMatching wird eingeführt, um die Analyse von Datenstrukturen zu vereinfachen. Zudem wird die Ranges-Bibliothek erweitert, um flexiblere Datenoperationen zu ermöglichen. HazardPointers bieten eine sichere Handhabung von Speicher in parallelen Datenstrukturen. Erweiterungen im Zeichensatz und neue Debugging-APIs runden die Neuerungen ab.
Überblick über C++Builder 12
C++Builder 12, der ein Teil der Embarcadero RAD Studio Suite ist, bietet eine umfassende Entwicklungsumgebung für die Erstellung von Anwendungen. Die wichtigsten Funktionen und Verbesserungen, die C++Builder 12 heute charakterisieren, sind:
- Compiler und Sprachunterstützung: Der neueste Clang 15 Compiler unterstützt C++11, C++14, C++17 und teilweise C++20, was die Kompatibilität mit modernen C++ Sprachfeatures gewährleistet.
- UI/UX Design: Mit der VCL (Visual Component Library) und FMX können benutzerdefinierte Benutzeroberflächen für Windows erstellt werden. Die Basis ist eine umfassende Auswahl an visuellen Steuerelementen. Die integrierte Designzeit-Unterstützung für Styles ermöglicht es, dass man während der Entwurfszeit die spätere Darstellung zur Laufzeit beurteilen kann.
- Produktivität und RAD: C++Builder 12 bietet Werkzeuge für die schnelle Entwicklung und Prototypenerstellung von Anwendungen. Eine Live-Datenbindung erleichtert beispielsweise die Verknüpfung von UI-Elementen mit Datenquellen.
- Datenbank- und Cloud-Integration: Die Datenzugriffsbibliothek FireDAC bietet schnelle und zuverlässige Konnektivität zu über 20 verschiedenen Datenbanken, darunter SQL Server, Oracle, MySQL, PostgreSQL und SQLite. Die Unterstützung für REST-Clients und spezielle Komponenten für AWS und Azure ermöglicht es, Anwendungen nahtlos mit Cloud-Diensten zu integrieren.
- Debugging und Codeanalyse: Dazu gehören visuelle Debugger, CPU-Ansicht und Daten-Breakpoints, die dabei helfen, Probleme im Code effizient zu identifizieren und zu beheben. Integrierte Code-Analyse-Tools helfen bei der Optimierung der Code-Performance und Identifizierung von potenziellen Problemen während der Entwicklung.
- Version Control und Zusammenarbeit: Die IDE unterstützt Systeme wie Git, Subversion und Mercurial.
- Erweiterbarkeit und Drittanbieter-Unterstützung: Über den GetIt Package Manager können eine Vielzahl von Plugins und Erweiterungen in die IDE integriert werden, um die Funktionalität zu erweitern.
- Skia Graphics Library: C++Builder 12 unterstützt die Skia-Bibliothek, die verschiedene Grafikformate wie SVG und animierte GIFs sowie Shader-Grafiken mit SkSL bietet, was die grafische Darstellung und Verarbeitung verbessert.
Integration von Visual Assist in C++Builder
Visual Assist ist ein Erweiterungstool für die Entwicklungsumgebungen Microsoft Visual Studio und ist Bestandteil der aktuellen Version von C++Builder. Entwickelt von Whole Tomato Software, ist es darauf ausgelegt, die Produktivität zu steigern und die Codequalität zu verbessern. Visual Assist bietet eine Vielzahl von Funktionen, die die Codebearbeitung, Navigation, Fehlererkennung und -korrektur erleichtern und so den Entwicklungsprozess erheblich beschleunigen. Es unterstützt die Programmiersprachen C++ und C# und besondere Sprachmerkmale von Spiele Engines (Unity mit C# und Unreal Engine mit C++).
Die Kernfunktionen aus diesem Bereich sind:
- Erweiterte Code-Vervollständigung: Visual Assist verbessert die native IntelliSense-Funktionalität von C++ durch genauere und schnellere Code-Vervollständigungen.
- Verbesserte Code-Navigation: Es stehen leistungsstarke Navigationsfunktionen bereit, um effizient zwischen Klassen, Methoden und Variablen zu wechseln. Funktionen wie Go to Definition und Find References sind schneller und präziser als die standardmäßigen Werkzeuge und ermöglichen es, komplexe Codebasen leicht zu durchforsten und zu verstehen.
- Refactoring-Tools: Das Tool bietet eine Vielzahl von Refactoring-Optionen, die helfen, den Code zu restrukturieren, ohne die Funktionalität zu ändern. Zu den Refactoring-Funktionen gehören das Umbenennen von Symbolen, das Extrahieren von Methoden und das Umgestalten von Codeblöcken, was die Wartbarkeit und Lesbarkeit des Codes verbessert.
- Fehlererkennung und Codekorrekturen: Visual Assist erkennt potenzielle Fehler bereits während der Eingabe und bietet sofortige Vorschläge zur Behebung häufiger Programmierfehler. Die Funktion Quick Fix beschleunigt den Entwicklungsprozess, indem sie dabei hilft, Fehler schnell zu identifizieren und zu beheben.
- Code-Generierung und Vorlagen: Man kann Code schneller generieren, indem man Vorlagen verwendet und häufige Codemuster automatisiert. Dies spart Zeit und reduziert die Wahrscheinlichkeit von Tippfehlern. Diese Funktion ist besonders nützlich bei der Arbeit mit standardisierten Codeblöcken.
- Syntax-Hervorhebung und Stilverbesserungen: Die erweiterte Syntax-Hervorhebung von Visual Assist verbessert die Lesbarkeit des Codes und hilft, den Code besser zu strukturieren. Stilverbesserungen tragen dazu bei, konsistenten und gut organisierten Code zu schreiben, was besonders in größeren Projekten von Vorteil ist.
Visual Assist ist in der aktuellen Version von C++Builder integriert (Abb. 2) und bietet Entwicklern dort dieselben Vorteile wie in Visual Studio.
Eine zusätzliche Installation entfällt. Es ergänzt die Fähigkeiten von C++Builder, insbesondere bei großen Projekten mit komplexen Codebasen.
C++ im Vergleich mit anderen Programmiersprachen
Als Erstes werden wichtige Vor- und Nachteile von C++ herausgearbeitet. Danach erfolgt ein Vergleich mit anderen ausgewählten und aktuellen Programmiersprachen.
Vor- und Nachteile
Eine der größten Stärken von C++ ist seine Leistungsstärke und Effizienz. Die Sprache ermöglicht einen direkten Zugriff auf Hardware-Ressourcen und bietet eine manuelle Speicherverwaltung, die es erlaubt, Programme zu erstellen, die schnell und ressourcenschonend arbeiten. Dies macht C++ besonders attraktiv für Anwendungen, die hohe Rechenleistung erfordern, wie beispielsweise in der Spieleentwicklung, der Entwicklung eingebetteter Systeme und in Echtzeitsystemen. C++ ist zudem flexibel und vielseitig, da es verschiedene Programmierparadigmen unterstützt, einschließlich der prozeduralen, objektorientierten und generischen Programmierung. Diese Flexibilität erlaubt es, sowohl einfache als auch hochkomplexe Anwendungen zu erstellen. Die Sprache ist zudem plattformunabhängig und kann auf verschiedenen Betriebssystemen und Architekturen eingesetzt werden, was sie ideal für plattformübergreifende Projekte macht. Ein weiteres wichtiges Merkmal von C++ ist die umfangreiche Unterstützung durch Bibliotheken. Die Standard Template Library (STL) sowie zahlreiche Drittanbieter-Bibliotheken bieten eine Vielzahl von Funktionen, die die Entwicklung von Anwendungen erleichtern und beschleunigen. Die manuelle Speicherverwaltung in C++ bietet die Möglichkeit, Speicher und Ressourcen sehr genau zu kontrollieren. Diese Fähigkeit ist besonders in Hochleistungsanwendungen von Vorteil, wo die Verwaltung von Speicherressourcen von entscheidender Bedeutung ist.
Trotz seiner Vorteile ist C++ auch für einige Nachteile bekannt. Die Sprache hat eine steile Lernkurve und ist komplex, was sie für Anfänger schwer zugänglich macht. Die Vielzahl an Features und die Notwendigkeit, den Speicher manuell zu verwalten, können zu häufigen Programmierfehlern wie Speicherlecks und Sicherheitslücken führen. Diese Fehleranfälligkeit macht C++ zu einer Herausforderung. Ein weiterer bedeutender Nachteil ist das Sicherheitsrisiko. C++ ist bekannt für Probleme wie Pufferüberläufe und Speicherlecks, die aus unsicherem Speicherzugriff resultieren. Diese Sicherheitslücken stellen ein erhebliches Risiko dar, insbesondere in sicherheitskritischen Anwendungen. Da C++ keine automatische Speicherbereinigung wie Java oder Python bietet, erfordert es von Entwicklern zusätzliche Sorgfalt und Erfahrung im Umgang mit Speicherressourcen. Die komplexe Syntax macht es oft schwerer verständlich im Vergleich zu moderneren Sprachen wie Python oder Pascal, die für ihre einfache und benutzerfreundliche Syntax bekannt sind. Diese komplexe Syntax kann die Entwicklungszeit verlängern und die Fehlersuche erschweren.
Vergleich mit anderen Programmiersprachen
Wir betrachten die Sprachen Python, Java und JavaScript im Vergleich mit C++:
- C++ vs. Python: C++ ist erheblich schneller als Python und wird in Bereichen bevorzugt, in denen Leistung entscheidend ist. Python hingegen punktet mit seiner einfachen Syntax und ist ideal für schnelle Prototypenentwicklung und Scripting. Python ist weit verbreitet in datenwissenschaftlichen Anwendungen, maschinellem Lernen und der Webentwicklung, während C++ oft in der Systemprogrammierung, der Spieleentwicklung und für Anwendungen mit hohem Leistungsbedarf eingesetzt wird.
- C++ vs. Java: Java bietet automatische Speicherverwaltung (Garbage Collection), was C++ nicht macht, jedoch erlaubt C++ mehr Kontrolle, was für Hochleistungsanwendungen nützlich ist. Java ist bekannt für seine Plattformunabhängigkeit durch die Java Virtual Machine (JVM), während C++ über verschiedene Compiler auf mehreren Plattformen laufen kann.
- C++ vs. JavaScript: Während C++ für systemnahe Programmierung und Anwendungen mit hohem Ressourcenbedarf verwendet wird, ist JavaScript die dominante Sprache für Webentwicklung und bietet dynamische Skriptingmöglichkeiten für interaktive Websites. C++ bietet eine signifikant bessere Leistung für CPU-intensive Anwendungen, während JavaScript durch moderne Engines wie V8 gut für clientseitige Aufgaben optimiert ist.
Fazit
C++ bleibt auch heute eine der zentralen Programmiersprachen in der Softwareentwicklung und bietet eine gute Kombination aus Leistungsfähigkeit, Flexibilität und Vielseitigkeit. Diese Eigenschaften machen C++ zur bevorzugten Wahl für Anwendungen, die eine hohe Effizienz und Kontrolle über Systemressourcen erfordern, wie zum Beispiel in der Spieleentwicklung, im Bereich der eingebetteten Systeme und bei Echtzeitanwendungen. Die kontinuierliche Weiterentwicklung der Sprache, neue Sprachstandards und der beständige Ausbau der Bibliotheken sichern die Relevanz von C++. Der C++Builder ist eine spezialisierte Entwicklungsumgebung für die Entwicklung von modernen grafikbasierten Windows Applikationen. Die Integration von Tools wie Visual Assist erweitert die Funktionalität und ermöglicht es, die Produktivität zu steigern, die Codequalität zu verbessern und den Entwicklungsprozess zu beschleunigen.
