C# در مقابل C++: چه چیزی باید بدانیم و چرا


در دنیای پر سرعت و در حال تحول مهندسی نرم افزار، زبان های برنامه نویسی مختلف برای به دست آوردن جایگاه خود در صنعت رقابت می کنند. با این حال، زبان‌های مختلف از پارادایم‌های متفاوتی استفاده می‌کنند و تمایل دارند فهرست‌های طولانی از مزایا و معایب داشته باشند، که مقایسه مستقیم بین آنها را چالش‌برانگیز و بی‌نتیجه می‌سازد.

با این حال، برخی از زبان ها، نحو و تمرکز مشابهی دارند، بنابراین منطقی است که آنها را در کنار یکدیگر مقایسه کنید. در این مقاله به بررسی تفاوت C++ و C# می پردازیم و این زبان های برنامه نویسی پرکار را با هم مقایسه می کنیم.

تاریخچه مختصری از C# و C++

در دهه 1970، زمانی که دانشمند دانمارکی، بیارن استروستروپ، بر روی پایان نامه دکترای خود کار می کرد، می خواست از Simula، اولین زبان برنامه نویسی شی گرا استفاده کند. اما ثابت شد که Simula بسیار کند است، بنابراین Stroustrup تصمیم گرفت از C استفاده کند، که – و برخی می گویند هنوز هم – سریعترین زبان برنامه نویسی است.

این تصویر دو نوار را نشان می‌دهد که نسخه‌های مختلف C# و C++ را از سال 1998 تا 2021، از C++ در سال 1998 و C# 1.0 در سال 2002 نشان می‌دهد. آخرین نسخه‌ها C++ 20 در سال 2020 و C# 10.0 در سال 2021 هستند.
جدول زمانی انتشار C# و C++

بعد از او تجربه با سیمولااستروستروپ شروع به توسعه یک زبان شی گرا بر اساس C کرد و تا سال 1985، C++ در دسترس عموم قرار گرفت.

او تصمیم گرفت C++ را «تا حد امکان به C نزدیکتر کند، اما نه نزدیکتر»، به این معنی که پذیرش مانعی نخواهد بود. از آنجایی که تمام کتابخانه های C به طور خودکار برای استفاده در دسترس بودند، بسیاری از توسعه دهندگان برتر C توانستند با ایجاد دانش موجود خود به C++ تغییر مکان دهند.

متأسفانه، شباهت ذاتی به C نیز یکی از ضعیف‌ترین نقاط C++ بود، زیرا هر دو زبان به منحنی‌های یادگیری شدید نیاز داشتند و تسلط بر آنها دشوار بود، که کدنویسی را برای توسعه‌دهندگان بی‌تجربه به چالش می‌کشید.

این یکی از دلایل اصلی تصمیم Sun Microsystems برای ایجاد جاوا در اواسط دهه 90 بود. جاوا سینتکسی مشابه C++ داشت اما ساختارهای زبان را ساده کرد و احتمال اشتباهات ناخواسته را کاهش داد. تیم جاوا، به ریاست جیمز گاسلینگ، این کار را عمدتاً با حذف سازگاری با C انجام داد.

در سال 2002، مایکروسافت C# را به عنوان رقیب مستقیم جاوا منتشر کرد. به عنوان یک زبان جایگزین، سی شارپ مقداری نحو را با جاوا به اشتراک می گذارد اما ویژگی های بیشتری دارد. هر دو C# و C++ از زمان انتشار به طور قابل توجهی بهبود یافته اند.

زبان های برنامه نویسی شی گرا با یک هشدار

زمانی که C++ ظاهر شد، اکثر زبان های برنامه نویسی رویه گرا بودند.

در زبان های برنامه نویسی رویه ای، یک برنامه در واحدهای کوچکتر به نام رویه ها سازماندهی می شود. هر رویه مربوط به یک عمل رایج است که بعداً در یک واحد بزرگتر استفاده می شود (از نامیده می شود).

در زبان های شی گرا، رویه ها حول اشیایی که روی آنها اجرا می شوند گروه بندی می شوند. یک شی یک واحد منطقی است که حالتی دارد.

C# یک زبان کاملاً شی گرا است، در حالی که C++ زبانی است که می تواند کد رویه ای و شی گرا را با هم ترکیب کند.

شباهت های بین C# و C++

هر دو زبان شی گرا و مبتنی بر C هستند. علاوه بر این، سی شارپ بر اساس C++ است که آنها را کاملاً مشابه می کند. کسانی که به هیچ یک از زبان ها مسلط نیستند به راحتی می توانند با نگاه کردن به کد، یکی را با دیگری اشتباه بگیرند.

هر دو زبان دارای ویژگی هایی هستند که معمولاً در زبان های شی گرا یافت می شوند، از جمله:

  • کپسوله سازی. کد در گروه های منطقی به نام کلاس سازماندهی شده است.
  • پنهان کردن داده ها بخش هایی از داده ها و کد خصوصی هستند، به این معنی که فقط از داخل یک کلاس می توان به آنها دسترسی داشت.
  • وراثت. عملکرد کلاس مشترک را می توان در یک کلاس مشترک به ارث برده شده توسط کلاس های مشتق شده سازماندهی کرد و بنابراین از تکرار کد جلوگیری کرد.
  • پلی مورفیسم. کد می تواند بر یک شی از کلاس پایه تأثیر بگذارد اما برای کلاس های مشتق شده متفاوت رفتار متفاوتی دارد.

تفاوت بین سی شارپ و سی پلاس پلاس

درک برخی از ویژگی های قدرتمند C++ دشوار است و می تواند باعث خطاهای برنامه نویسی شود. این ویژگی ها عمداً در جاوا و متعاقباً در سی شارپ حذف شدند:

  • ارث چندگانه کلاس های مشتق شده چندین کلاس پایه را به ارث می برند. به جای این ویژگی، سی شارپ کلاس های پایه را بدون پیاده سازی معرفی کرد. چنین کلاس هایی در سی شارپ رابط نامیده می شوند.
  • اشاره گرها در حالی که نشانگرها را می توان در سی شارپ استفاده کرد، کدی که از اشاره گر استفاده می کند باید به عنوان “ناامن” علامت گذاری شود. این عمل به شدت ممنوع است و به جای آن از مراجع استفاده می شود.
  • از دست دادن دقت سی شارپ اجازه از دست دادن دقت را با تبدیل نوع ضمنی نمی دهد. اگر قرار است دقت از بین برود، تبدیل صریح مورد نیاز است.

مدیریت حافظه

شاید مهم ترین تفاوت بین C# و C++ مدیریت حافظه باشد.

در C، حافظه پویا (یعنی تخصیص حافظه از قبل مشخص نیست) با استفاده از تخصیص داده می شود malloc عملکرد و با استفاده از آن توزیع می شود free. از برنامه نویسان انتظار می رفت که حافظه را به صورت دستی مدیریت کنند. در نتیجه، نشت حافظه خطاهای رایج در کد C بود.

مدیریت حافظه در C++ بهبود یافته است، زیرا حافظه به صورت نیمه خودکار مدیریت می شود. اشیایی به نام «اشاره‌گرهای هوشمند» را می‌توان استفاده کرد تا برنامه‌نویسان مجبور نباشند حافظه را به صورت دستی توزیع کنند. با این حال، برخی از موارد لبه (اشاره های دایره ای) وجود دارد که نشانگرهای هوشمند برای جلوگیری از نشت حافظه کافی نیستند.

سی شارپ از یک جمع‌آورنده زباله (GC) استفاده می‌کند که به‌طور خودکار حافظه‌ای را که دیگر استفاده نمی‌شود، اختصاص می‌دهد. در حالی که این ممکن است ایده آل به نظر برسد، گاهی اوقات GC آن را چالش برانگیز می کند که یک شی که منابع سیستمی غیر از حافظه را در خود نگه می دارد (مثلاً دسته های فایل یا اتصالات TCP) را به چالش می کشد. در آن صورت، پدیده ای به نام “نشت منبع” می تواند رخ دهد و برنامه نویس باید به صورت دستی شی ای را که منابع را در خود نگه می دارد، تغییر دهد. در این شرایط نادر، توزیع در سی شارپ پیچیده‌تر از سی شارپ می‌شود، زیرا تخریب اشیا در سی شارپ است. قطعی نیست.

کامپایل: باینری در مقابل بایت کد

C++ بلافاصله در کد باینری ماشین کامپایل می شود. سی شارپ در بایت کد کامپایل می شود که بعداً توسط دات نت به کد باینری ماشین کامپایل می شود. (پیش از این “.NET Core”، .NET جایگزین مدرن و چند پلتفرمی مایکروسافت برای فریم ورک اصلی دات نت است.)

اگرچه C++ دارای مزیت عملکردی در این رویکردهای مختلف برای کامپایل است، سی شارپ دارای یک ویژگی قدرتمند به نام “انعکاس” است که نمونه سازی شی و فراخوانی روش را با اطلاعات جمع آوری شده در زمان اجرا امکان پذیر می کند. به عنوان مثال، می‌توان یک متد را با نام آن فراخوانی کرد، اگرچه آن متد در طول زمان کامپایل در دسترس نبود. C++ طبق تعریف نمی تواند بازتاب داشته باشد، زیرا بلافاصله کامپایل می شود. C++ دارد اطلاعات نوع زمان اجرا (RTTI) بجای. این یک ویژگی بسیار کمتر قدرتمند است زیرا فقط برای انواع با توابع مجازی استفاده می شود.

C++ همچنین دارای قالب هایی به شکل کد است که بسته به نوع متغیرها در زمان کامپایل تولید می شود. به جای الگوها، سی شارپ ژنریک دارد. ژنریک ها در زمان کامپایل حل نمی شوند، بلکه در زمان اجرا حل می شوند. به این ترتیب، قالب ها سریعتر از کلی هستند. از سوی دیگر، ژنریک ها برای هر نوع متغیر جدید به حافظه اضافی نیاز ندارند.

مقایسه ویژگی ها

ویژگی C++ سی شارپ
تلفیقی به طور مستقیم به باینری بایت کد کردن
زمان تدوین طولانی کوتاه
مدیریت حافظه دستی یا نیمه اتوماتیک توسط اشاره گرهای هوشمند خودکار توسط زباله جمع کن
سرعت زمان اجرا به همان سرعتی که ممکن است کندتر از C++
الزامات حافظه زمان اجرا بهینه بیشتر از C++
مستعد خطا مستعد خطا برای برنامه نویسان بی تجربه بیشتر برای مبتدیان
وراثت طبقاتی تک، چندتایی و مجازی تنها، چندگانه با رابط
کد عمومی الگوها – زمان کامپایل ژنریک – زمان اجرا
قابل حمل بودن کامپایلرها تقریباً برای همه سیستم عامل ها موجود است، اما کد باید برای هر هدف کامپایل شود بایت کد کامپایل شده می تواند بر روی بسیاری از سیستم عامل ها اجرا شود
یادگیری منحنی یادگیری شیب دار؛ زمان بر؛ می تواند برای توسعه دهندگان تازه کار پیچیده باشد. جامعه کوچکتر با منابع آموزشی کمتر تولید شده است زبان سطح بالا؛ خواندن آسان تر؛ سلسله مراتب طبقات برتر؛ تسلط برای مبتدیان، به ویژه کسانی که تجربه C++ یا جاوا دارند، آسان تر است. جامعه بزرگتر و فعال تر
انعکاس اطلاعات نوع زمان اجرا در دسترس نیست، جایگزین ضعیفی است موجود و بسیار راحت
تبدیل ضمنی مجاز برای انواع توکار فقط در صورت ایمن بودن مجاز است
سازگاری با C کاملاً با کد خارجی C سازگار است سازگار نیست
مدولار بودن با کتابخانه ها و سرصفحه ها انجام شد ساخته شده در زبان

C# در مقابل C++: کدام زبان بهتر است؟

وقتی صحبت از سرعت و کارایی حافظه به میان می‌آید، C++ برنده آشکار است. با این حال، اگر یک کتابخانه C# خوب به راحتی در دسترس باشد اما چنین کتابخانه ای برای C++ در دسترس نباشد، C# در نهایت می تواند راه حل سریع تری ارائه دهد و پیاده سازی C++ ممکن است کندتر شود.

توسعه معمولا در سی شارپ سریعتر است. اگر برنامه وظایف حساس زمانی را انجام نمی دهد، منطقی است که زبان ساده تر و کمتر خطاپذیر را انتخاب کنید.

به طور سنتی، C++ انتخاب مناسبی برای یک محیط غیر ویندوزی بود، اما زمانی که مایکروسافت شروع به تشویق اجرای متن‌باز دات‌نت کرد، این موضوع تغییر کرد. همان بایت کد سی شارپ می تواند تقریباً روی هر پلتفرمی اجرا شود، که آن را به زبان انتخابی برای ساده کردن قابلیت حمل تبدیل می کند.

به دلیل بازتاب، C# انتخاب معقول‌تری برای نوشتن کتابخانه‌هایی است که باید از فراخوانی عملکرد از راه دور یا ویژگی‌های مشابهی که نیاز به تولید کد با استفاده از اطلاعات موجود در زمان اجرا دارند، پشتیبانی کنند.

اگرچه هر دو زبان از طراحی مدولار پشتیبانی می‌کنند، اما حفظ آن در C++، که این ویژگی را با استفاده از هدرهای طراحی‌شده در C پیاده‌سازی می‌کند، دشوارتر است – روشی که اکنون با رویکردهای مدرن‌تر پیشی گرفته است. این معمولا منجر به یک زمان کامپایل ++C می شود که به طور قابل توجهی بیشتر از زمان کامپایل سی شارپ به بایت کد است.

C++ زبان پیچیده تری است، بنابراین برنامه نویسان C++ می توانند راحت تر به C# تغییر مکان دهند تا برعکس. اما اگر تیم شما دارای هر دو برنامه نویس C++ و C# باشد، امکان ترکیب این دو زبان وجود دارد.

انتخاب زبان مناسب

اگر به کارایی بالا نیاز دارید، تقریباً در همه شرایط پاسخ C++ است. “عملکرد بالا” به کد اشاره دارد. اگر از کتابخانه‌های در دسترس برای کارهای حساس زمانی استفاده می‌کنید، عملکرد کد شما ممکن است عامل تعیین‌کننده‌ای نباشد.

اگر عملکرد مهم نیست، زمان توسعه چیزی است که باید در نظر گرفته شود. اگر می توانید از صفر شروع کنید، توسعه پروژه خود در سی شارپ احتمالاً انتخاب بهتری است.

اگر مقداری زمان برای توسعه دارید اما عملکرد مهم نیست، انتخاب بستگی به مهارت‌های فرد دارد توسعه دهندگان موجود. به خاطر داشته باشید که تسلط توسعه دهندگان شما ممکن است به طور جدی بر نگهداری کد در آینده تأثیر بگذارد. در صورت امکان، زبانی را که تیم شما ترجیح می دهد در نظر بگیرید.


ادامه مطلب در وبلاگ مهندسی تاپتال:



منبع

Matthew Newman

Matthew Newman Matthew has over 15 years of experience in database management and software development, with a strong focus on full-stack web applications. He specializes in Django and Vue.js with expertise deploying to both server and serverless environments on AWS. He also works with relational databases and large datasets
[ Back To Top ]