آموزش برنامه نویسی ++C‎

سرفصل کلی دوره آموزشی سی پلاس پلاس C++ programming :

• نصب و راه اندازی کامپایلر ++C در سیستم عامل
• آشنایی با اصول طراحی اولیه یک پروژه برنامه نویسی
• آموزش اصطلاحات متداول زبان برنامه نویسی ++C
• آشنایی با متغیرها، انواع داده ها، انواع عملگرها، دستورات توابع پرکاربرد
• آموزش ساختارهای تصمیم (if, Switch) و شرط ها
• آموزش حلقه ها و ساختارهای تکرار (for, while, do while)
• مفاهیم و کاربردهای تابع در ++C
• آشنایی با انواع آرایه ها و رشته های عددی و متنی
• آشنایی با انواع اشاره گرها و کاربرد آن
• آشنایی با توابع کار با رشته ها
• تعریف مفهوم ارث بری در برنامه نویسی
• طراحی شیء گرا OOP (Object Oriented Programming)
• استفاده از قالب ها
• آشنایی با استاندارد ها در کتابخانه توابع آماده (DLL)
• اجرای مثال های مختلف در ++C

میتوان گفت زبان سی پلاس پلاس در همه جا کاربرد دارد و مورد استفاده قرار میگیرد. بهمین دلیل، دانش آموزان، دانشجویان و مهندسان رشته های مختلف این زبان را فرا می گیرند. بعضی از این موارد شامل:

سیستم عامل هایی که با سی پلاس پلاس نوشته شده اند :

• سیستم عامل ویندوز
• سیستم عامل لینوکس ابونتو

نرم افزارهای نوشته شده با سی پلاس پلاس مانند :

• مرورگر اینترنت گوگل کروم
• مرورگر اینترنت اوپرا
• مرورگر اینترنت موزیلا فایرفاکس
• نرم افزار تری دی مکس ۳D Max در سه بعدی سازی
• نرم افزار PDF خوان ادوب اکروبات
• نرم افزار فتوشاپ
• نرم افزار ریموت دسکتاپ تیم ویور
• نرم افزار چت تصویری اسکایپ

انواع نرم افزاهای ویندوزی با ++C :

• کاربرد ++C در رباتیک و سخت افزار های رباتیک و سیستم های رباتیک
• کاربرد ++C در تراشه های سخت افزاری
• کاربرد ++C در برنامه های هک و امنیت
• کاربرد ++C در برنامه های ویروس یابی ساخت ویروس
• کاربرد سی پلاس پلاس در وب مانند سایت های فیسبوک و گوگل، کامپایلر PHP و..

استفاده از ++C در مهندسی و انواع صنایع :

• کاربرد زبان C++ در صنعت بازی سازی و گیم ها و کنسول های بازی
• صنایع خودرو سازی
• صنعت فضایی
• سیستم های معماری
• سیستم های بانکی
• تجهیزات مدرن در انواع صنایع
• سیستم های کامپیوتری و سیستم های خانگی
• هوش مصنوعی و علم پزشکی
• تجهیزات مجهز به انواع حسگر ها
• نرم افزار های مهندسی

معرفی زبان برنامه نویسی سی پلاس پلاس ++C

زبان برنامه نویسی ++C (سی پلاس پلاس) یک زبان برنامه نویسی کامپیوتری همه منظوره، شیءگرا، سطح بالا و چندرگه (که از برنامه نویسی رویه ای، تجرید داده ها و برنامه نویسی شیءگرا پشتیبانی می کند)، عمومی و با قابلیت های سطح بالا و سطح پایین می باشد.

زبان سی پلاس پلاس دارای قابلیت های انواع داده ایستا، نوشتار آزاد، چند مدلی، معمولا زبان ترجمه شده با پشتیبانی از برنامه نویسی ساخت یافته ، برنامه نویسی شی گرا ، برنامه نویسی جنریک است. ++C به همراه جد خود C از پرطرفدارترین زبان های برنامه نویسی تجاری هستند.

زبان ++c یک زبان سطح میانی در نظر گرفته می شود. این زبان دارای قابلیت زبانهای سطح بالا و پایین به صورت هم زمان است. زبان ++C توسط بی‌یارنه استراس‌تروپ دانمارکی در سال ۱۹۷۹ در آزمایشگاه‌های بل (Bell Labs)، برای بهبود زبان سی و بر مبنای آن ساخته شد. و آن را "C با کلاس" (C With Classes) نام‌گذاری نمودند. و در سال ۱۹۸۳ به ++c تغییر نام داد. توسعه با اضافه نمودن کلاس ها و ویژگی های دیگری مانند توابع مجازی ، سربارگزاری عملگرها ، وراثت چندگانه ، قالب توابع ، و پردازش استثنا انجام شد. این زبان برنامه‌نویسی در سال ۱۹۹۸ تحت نام ISO/IEC ۱۴۸۸۲:۱۹۹۸ استاندارد شد. نسخه فعلی استاندارد این زبان ISO/IEC ۱۴۸۸۲:۲۰۰۳ است. نسخه جدیدی از استاندارد (که به صورت غیررسمی C++۰x نامیده می‌شود) در دست تهیه است.

تاریخچه زبان برنامه نویسی ++C

استراس‌تروپ کار بر روی زبان «c با کلاس» را در سال ۱۹۷۹ آغاز کرد. ایده ساخت این زبان جدید در زمان کار بر روی تز دکترای خود به ذهن استراس‌تروپ خطور نمود. او متوجه شد که سیمولا دارای ویژگی‌هایی مناسب برای ساخت برنامه‌های بسیار بزرگ است اما برای استفاده عملی بسیار کند است. اما BCPL با وجود سرعت بسیار زیاد برای ساخت برنامه‌های بزرگ بسیار سطح پایین است. زمانی که استراس‌تروپ کار خود را در آزمایشگاه‌های بل (Bell Labs) آغاز نمود با مشکل تحلیل هسته یونیکس Unix با توجه به محاسبات توزیع شده روبرو شده بود. با یادآوری تجربیات خود در دوران دکترا، او زبان C را با استفاده از ویژگی‌های سیمولا گسترش داد. C به این دلیل انتخاب شد که یک زبان عمومی، سریع، قابل حمل، و بصورت گسترده در حال استفاده بود. علاوه بر زبان C و سیمولا زبان‌های دیگری مانندALGOL ۶۸ ، ADA ، CLU، ML نیز بر ساختار این زبان جدید اثر گذاشت. در ابتدا ویژگی‌های کلاس، کلاس‌های مشتق شده ، کنترل نوع قوی، توابع درون‌خطی، و آرگومان‌های پیش‌فرض از طریق Cfront به C اضافه شد. اولین نسخه تجاری در سال ۱۹۸۵ ارائه شد. در سال ۱۹۸۳ نام زبان از «C با کلاس» به ++C تغییر یافت.

ویژگی‌های دیگر شامل توابع مجازی، سربارگزاری عملگر و نام تابع، ارجاعات، ثوابت، کنترل حافظه توسط کاربر بصورت آزاد، کنترل نوع بهتر، و توضیحات یک خطی به صورت BCPL با استفاده از «//» نیز به آن اضافه شد. در سال ۱۹۸۵ اولین نسخه زبان برنامه‌نویسی ++C انتشار یافت و مرجع مهمی برای این زبان فراهم شد در حالی که هیچ استاندارد رسمی‌ای وجود نداشت. در سال ۱۹۸۹ ویرایش ۲٫۰ از زبان ++C ارائه شد. ویژگی های جدیدی مانند ارث بری چندگانه یا Multiple Inheritance ، کلاس های انتزاعی یا Abstract Class ، اعضای ایستای توابع یا Static Member Functions ، اعضای ثابت تابع و اعضای حفاظت شده یا Protected members به آن اضافه شد.

در سال ۱۹۹۰ «راهنمای مرجع ++C» منتشر شد. این کار بنیان استانداردهای بعدی شد. آخرین ویژگی‌های اضافه شده شامل موارد زیر بودند: قالب توابع ، استثناها ، فضاهای نام ، تبدیلات جدید و یک نوع داده منطقی. در حین تکامل ++C کتابخانه استاندارد نیز بوجود آمد. اولین نسخه کتاب استاندارد شامل کتابخانه جریانات I/O بود. که جایگزین printf و scanf شد. در ادامه مهم ترین ویژگی اضافه شده Standard Template Library بوده‌است.

پیاده سازی پایتون

مسیر اصلی پیاده سازی پایتون، که با عنوان سی پایتون نیز شناخته می شود، در نشست C در استاندارد C۸۹ نوشته شد. سی پایتون برنامه های پایتون را به کد بایت تبدیل می کند. سپس توسط ماشین مجازی اجرا می شود. C-Python با یک کتابخانه استاندارد بزرگ که به صورت مخلوطی از C و پایتون نوشته شده، توزیع شده است. سی پایتون در ورژن های مختلف برای پایگاه های زیادی کار می کند، شامل مایکروسافت ویندوز و بیشتر سیستم های پیشرفته یونیکس. استفاده و توسعه آن روی پایگاه های محرمانه مانند Amoeba، در کنار پایگاه های متداول مانند یونیکس یا مکینتاش، به طور عمده در این نظر کمک شده است.

پایتون بدون پشته، انشعابی از سی پایتون است که ریز برنامه‌ها را اجرا می‌کند؛ و از پشته حافظه استفاده نمی کند. سی پایتون از GIL استفاده می‌کند تا وقتی برنامه پایتون بدون پشته، وابسته به OS است و می‌تواند به صورت همزمان اجرا شود، در هر لحظه فقط به یک زیر برنامه اجازه اجرا داده شود. پایتون برای استفاده در میکرو کنترلرها یا وظایف محدود دیگر پایگاه‌های مرجع، متناسب تر است. پیش بینی می‌شود که پایتون بدون پشته بتواند تقریباً روی همان پایگاهی که سی پایتون اجرا می‌شود، اجرا شود.

جایتون Jython برنامه های پایتون را به کد بایت جاوا کامپایل می کند، که بدین ترتیب می تواند با هر ماشین مجازی جاوا اجرا شود؛ و همچنین این امکان فراهم می‌شود که توابع کتابخانه ای کلاس جاوا از برنامه پایتون به کار گرفته شود. آی رون پایتون از همین شیوه برای اجرای برنامه های پایتون روی چارچوب دات نت استفاده می کند.

پای پای PyPy یک پیاده سازی تجربی از پایتون است که می تواند چندین نوع از کد بایت را تولید نماید.

همچنین مفسری به نام پایتون سی ای برای ابزار ویندوز CE (شامل بسته PC) وجود دارد؛ که در آن ابزارهایی برای اجرای آسان و توسعه GUI اضافه شده است. اطلاعات بیشتر را می توانید روی وبگاه PythonCE بیابید.

پایتون چینی زبان برنامه نویسی پایتونی است که از لغت نامه زبان چینی استفاده می کند. در کنار کلمات رزرو شده و نام متغیرها، بیشتر عملگرهای نوع داده، در چینی می توانند به خوبی کددهی شوند.

نامگذاری زبان ++C

این نام منسوب به ریک ماسکیتی (اواسط ۱۹۸۳) است و برای اولین بار در دسامبر سال ۱۹۸۳ به کار برده شد. در طول مدت تحقیق این زبان بنام «C جدید» و بعدها «C با کلاس» خوانده شد. در علوم کامپیوتر هنوز هم ++C به عنوان ابرساختار C شناخته می‌شود. آخرین نام از عملگر ++ در زبان C (که برای افزایش مقدار متغیر به اندازه یک واحد بکار می‌رود) و یک عرف معمول برای نشان دادن افزایش قابلیت‌ها توسط + ناشی گشته‌است. با توجه به نقل قولی از استراس‌تروپ: «این نام ویژگی‌ها تکاملی زبان در C را نشان می‌دهد.» +C نام زبانی غیرمرتبط به این زبان است. استراس‌تروپ مبدا این نام را در فصل اول کتاب خود «زبان برنامه‌نویسی ++C» اشاره می‌نماید که معنی دیگر ++C را می‌توان در ضمائم کتاب جرج ارول بنام ۱۹۸۴ یافت. در سه قسمت از زبان تخیلی Newspeak «کلمات C» برای اشاره به لغات فنی و حرفه‌ای بکار می‌رود. «دو علامت +» برای ایجاد صفات عالی از صفات Newspeak به کار می‌رفت.

بنابراین ++C به معنای زبانی با بیشترین شباهت به C است. وقتی که به صورت خصوصی از ریک ماسکیتی در مورد این اسم سوال شد او در جواب گفت که این اسم بصورت خودمانی در بین آنها به کار می رفته‌است و تصور نمی‌کردند که این نام بصورت نام رسمی این زبان درآید.

توسعه آینده زبان ++C

++C همچنان در حال تکامل است تا نیازهای آینده را پاسخگو باشد. نسخه جدید استاندارد ++C در حال بررسی است و تحت عنوان C++۰x است که انتظار می‌رود در سال ۲۰۱۰ منتشر گردد. تغییرات کنونی نشان می‌دهد که همچنان به صورت چندمدلی ++C تاکید می‌گردد. توسعه‌های مهم پشتیبانی از چندرشته‌ای و مفاهیمی برای راحت نمودن کار با قالب‌هاست. اضافه نمودن ویژگی جمع‌آوری زباله به آن به شدت مورد بحث است. Boost.org گروهی برای بیشترین استفاده از ویژگی‌های فعلی ++C می‌باشد. آنها ویژگی‌های تابعی و فرابرنامه‌نویسی آن را گسترش می‌دهند و در مورد ++C به کمیته استاندارد نصیحت‌هایی نموده‌است که کدام ویژگی‌ها خوب عمل نمی‌کنند و کدام‌ها نیاز به توسعه دارند.

استاندارد سازی سی++ توسط یک گروه از تشکیلات ISO انجام می‌شود. تاکنون ۵ نسخه از استاندارد این زبان منتشر شده است؛ و استاندارد C++17 نیز برای انتشار در سال ۲۰۱۷ برنامه ریزی شده است.

کتابخانه استاندارد زبان ++C

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 زبان هایی مانند زبان برنامه نویسی فرترن Fortran، 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 شبیه سازی دسترسی مانند آرایه الگوریتم هایی برای جستجو و مرتب سازی در آنها وجود دارند. نقشه‌ها (نقشه‌های چندگانه) (آرایه شرکت پذیر) و مجموعه ها (مجموعه های چندگانه) واسط‌های عمومی فراهم می‌سازند. در نتیجه با استفاده از قالب تابع، الگوریتم های جنریک با هر نگه دارنده و دارای تکرار کننده عمل نماید. همانند C ویژگی‌های کتابخانه را می‌توان با استفاده از شبه دستور include# شامل یک سرآیند استاندارد اضافه نمود.

زبان 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 شده‌است. STL در آغاز محصولی جداگانه از HP و سپس SGL پیش از ادغام در کتابخانه استاندارد ++C بوده‌است. استاندارد عبارت STL را بکار نمی‌برد بلکه آن را بخشی از کتابخانه می‌دانند. اما مردم هنوز هم آن را برای جداسازی بخش های مختلف کتابخانه با این نام بکار می‌برند.(جریان‌های ورودی/خروجی، جهانی‌سازی، تشخیص، زیرمجموعه کتابخانه C) بیشتر کامپایلرها کتابخانه استاندارد و STL را پیاده سازی می‌نماید. پیاده سازی‌های مستقلی نیز همانند STLport نیر وجود دارند. پروژه های دیگر نیز پیاده سازی‌های خود را از STL با توجه به اهداف خود بوجود می آورند.

اشیاء یا Objects در زبان ++C

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

بسته بندی یا Encapsulation در زبان ++C

بسته بندی به معنای جمع آوری عملیات و داده در یک محل می‌باشد. سی++ بسته بندی را با ایجاد امکان تعریف هر کلاس به صورت عمومی یا Public ، خصوصی یا Private ، محافظت شده یا Protected پیاده‌سازی نموده است. اعضای private فقط توسط اعضای کلاس و یا کلاس‌ها دقیقاً بیان شده (دوست یا friend) قابل دسترسی هستند. اعضای محافظت شده Protected توسط کلاس‌های ارث برده شده و اعضای کلاس و کلاس‌های دوست یا Friend قابل دسترسی هستند.

در تعاریف شی‌گرا باید تنها توابعی بسته بندی 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 نکرده‌است. 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 بلکه از مدل‌های ضعیف‌تر همانند برنامه نویسی مدولار پشتیبانی می‌نماید. عموماً 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 یا Inheritance در زبان ++C

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 دسترسی 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 بصورت 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 بوجود 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 پیچیده‌است. به عنوان مثال «گربه پرنده» می‌تواند از کلاس «گربه» و کلاس «پستانداران پرنده» ارث برد. در زبان‌های دیگر مانند زبان برنامه نویسی سی شارپ و زبان برنامه نویسی 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).

چند ریختی یا Polymorphism در زبان ++C

چند ریختی یا Polymorphism در زبان ++C امکان استفاده از یک واسط برای چندین پیاده‌سازی فراهم می‌نماید و اشیاء 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.

ویژگی های زبان ++C

در مقایسه با C زبان ++C ویژگی های جدیدی را معرفی نموده است مانند تعریف متغیر به عنوان عبارت، تغییر نوع های همانند تابع، new/delete، نوع داده bool، توابع درون خطی، آرگومان پیشفرض، گرانبارسازی عملگر و تابع، فضای نام و عملگر تعیین حوزه ::، کلاس ها (شامل تمام ویژگی‌های مربوط به کلاس ها همانند وراثت ، اعضای تابع ، توابع مجازی ، کلاس های انتزاعی و سازنده ها) ، قالب ها ، 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. 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 C با تعریف آن در زبان ++C هماهنگی ندارد. همچنین در C ویژگی‌هایی معرفی شده‌است که در ++C وجود ندارند مانند ماکروهای قابل تغییر و استفاده بهتر از آرایه ها به عنوان آرگومان. بعضی کامپایلرها این ویژگی‌ها را پیاده نموده‌اند اما در بقیه این ویژگی‌ها موجب ناهماهنگی می‌گردد.

ساختار برنامه ها در زبان سی ++

ساختار برنامه ها در این زبان بدین صورت است که همانند زبان سی، هر برنامه بایستی یک تابع اصلی (main) به عنوان بدنه برنامه داشته باشد. هر برنامه معمولا از تعداد زیادی فایل تشکیل می‌شود که به هم الحاق می گردند (با دستور include) و به این فایل‌های الحاقی سرآیند (Header) می گوییم. فایل های الحاقی حاوی کدها یا نسخه های اجرایی کلاس‌ها (مجموعه متغیرها و توابع) می‌باشند که در بدنه اصلی برنامه از آنها استفاده می‌شود.

معمولاً هر کلاس (که تعریف یک نوع داده ای با متدهای مربوط به آن است) را در یک سرآیند می‌نویسند. هر سرآیند که معمولاً تنها تعاریف (معرفی) کلاس را در خود دارد به همراه فایل های پیاده سازی به زبان ++C یا پیاده سازی‌های کامپایل شده (به صورت فایل اشیا مانند dll یا so یا ... ) می تواند به کار برده شود. به مجموعه های یکپارچه ای از کلاس های پیاده سازی شده (به صورت فایل‌های سرآیند با پیاده سازی‌های کد یا اشیای زبان ماشین) که برای برنامه نویسی به کار می‌روند، یک کتابخانه ++C گفته می‌شود و قدرت اصلی این زبان در امکان به کارگیری کتابخانه های آماده می باشد.

کتابخانه‌های بزرگ ++C مانند STL، MFC، QT و ... مجموعه قدرتمندی برای تولید برنامه در این زبان ایجاد کرده‌اند. زبان برنامه نویسی ++C بر زبان های برنامه نویسی دیگر تاثیر گذاشته است مانند:

• زبان برنامه نویسی پی اچ پی PHP
• زبان برنامه نویسی سی شارپ #C
• زبان برنامه نویسی جاوا JAVA
• زبان برنامه نویسی پرل Perl

زبان برنامه نویسی سی C programming

زبان برنامه نویسی سی (C programming language) به سخت افزار یا سیستم عامل خاصی وابسته نیست. این زبان خصوصیات و اجزا زبان های برنامه نویسی پیشرفته را همراه با کارآیی بالای زبان اسمبلی در بردارد و گاهی آن را یک زبان نیمه پیشرفته می دانند.

زبان سی C به گونه ای است که تطبیق نرم افزار از یک نوع کامپیوتر به نوع دیگر را آسان می کند. امروزه برنامه ریزی ریزکنترل ها و انواع سی‌پی‌یوها و همچنین تولید سیستم عامل های جدید و نرم افزارهای کاربردی از طریق زبان C صورت می گیرد.

تاریخچه زبان برنامه نویسی سی C

زبان C در سال 1972 توسط دنیس ریچی در آزمایشگاه های Bell ساخته شد (بعدها این آزمایشگاه ها به AT and T Labs تبدیل شد). سیستم عامل Unix هم قبلا در همان Bell Labs توسط زبان B نوشته شده بود. C که از زبان B حاصل شده است، به منظور پیاده سازی سیستم عامل Unix روی یک کامپیوتر PDP-11 ارائه شد. Ritchie زبان B را گسترش داد و یک سری امکانات از جمله نوع دار کردن داده ها را به آن اضافه نمود و زبان حاصل را C نامید. البته زبان B که توسط Ken Thompson در سال 1970 ساخته شده بود نیز از زبان BCPL حاصل شده که آن را Martin Ritchard ارائه داده بود. پس از آن که Ritchie و همکارش Kernighan در سال 1978 کتابی جهت آشنایی عموم با این زبان منتشر نمودند، توجه گسترده برنامه نویسان به آن جلب شد. به گونه ای که نسخه های مختلفی از آن روی کامپیوترهای مختلف به وجود آمد. همین امر موجب شد در سال 1983 انستیتوی استانداردهای ملی آمریکا (ANSI) کمیته ای برای استاندارد کردن این زبان تشکیل دهد. بالاخره در سال 1989 استاندارد آن تثبیت شد.

ویژگی های زبان برنامه نویسی C

- زبان برنامه نویسی C تاثیر گذارترین زبان برنامه نویسی در دنیای کامپیوتر است.
- زبان سی یک زبان برنامه نویسی سطح میانی است.
- زبان سی یک زبان ساخت یافته و قابل حمل است.
- دارای سرعت، قدرت و انعطاف پذیری بالایی است و هیچ محدودیتی را برای برنامه نویس به وجود نمی آورد.
- زبان برنامه نویسی C زبان برنامه نویسی سیستم است.
- زبان برنامه نویسی C زبان کوچکی است و تعداد کلمات کلیدی آن انگشت شمار است.
- نسبت به حروف حساس است و تمام کلمات کلیدی این زبان با حروف کوچک نوشته می‌شوند.
- در محیط های توسعه دهنده مجتمع (Integrated Development Envoirements) صورت می‌گیرد.

C ، یک زبان نسبتا سطح پایین به شمار می آید، این یک توصیف تحقیرآمیز نبوده، و صرفا به این معنی است که C با همین نوع از اشیائی سروکار دارد که بیشتر کامپیوترها با آن سروکار دارند، نظیر کارکترها، اعداد و آدرس ها. این اشیا را میتوان با هم ترکیب کرد و می توان روی آنها همان عملیات محاسباتی و منطقی را انجام داد که توسط یک کامپیوتر حقیقی پیاده سازی کرد. سیستم عامل سیمبیان (Symbian os) با زبان C نوشته شده و بهمین دلیل این زبان به عنوان زبان اولیه برای برنامه نویسی در آن انتخاب شده است. C بیشترین امکان دسترسی به APIهای سیستم عامل سیمبیان را فراهم می‌کند و بهترین کارکرد در حافظه و سرعت اجرا را داراست. برای مثال این زبان قدرتمند را می‌توان در زمینه های زیر بکار گرفت:

- برنامه‌هایی که مانند سرور عمل می کنند. برای نمونه برنامه هایی که در پشت صحنه کار میکنند و یکی از بخشهای سیستم- به عنوان مثال درگاه‌های COM - را مدیریت می‌کنند.

- PLUG in ها که محیطی را بر پایه سیستم عامل ایجاد می کنند. بطور مثال برنامه ای که فایل های HTML را به فایلهای word سیمبیان تبدیل می‌کند از کتابخانه مبدل سیستم عامل استفاده می‌کند.

- درایورهای دستگاه که با Kernel کار متعامل می کنند و...

استفاده از زبان C در سیستم عامل سیمبیان بر روی مناسب بودن کارکرد گوشی‌ها متمرکز شده است، که بدین معناست که چند تا از عملگرهای استاندارد زبان C مانند مدیریت استثناها قابل استفاده در برنامه نویسی سیمبیان نیستند.

مفهوم تابع یا Function در برنامه نویسی چیست؟

برنامه ای است که برای حل بخشی از مسئله نوشته می شود. با استفاده از توابع می توان برنامه های ساخت یافته نوشت که وظایف این نوع برنامه ها توسط بخش های مستقلی که تشکیل دهنده برنامه اند انجام می شود. این بخش های مستقل همان توابع هستند.

امتیازهای برنامه نویسی ساخت یافته عبارتند از :

۱- نوشتن برنامه های ساخت یافته آسان است، زیرا برنامه های پیچیده به بخش های کوچک تری تقسیم می شوند و هر بخش توسط تابعی نوشته می شود. دستورالعمل ها و داده های موجود در تابع، مستقل از سایر بخش های برنامه است.
۲- همکاری بین افراد را فراهم می کند.به طوری که افراد می توانند بخش های مختلفی از برنامه را بنویسند.
۳- اشکال زدایی برنامه های ساخت یافته ساده تر است.اگر برنامه اشکالی داشته باشد، بررسی تابعی که این اشکال در آن به وجود آمده ساده است.
۴- برنامه نویسی ساخت یافته موجب صرفه جویی در وقت می شود.

مفهوم توابع کتابخانه ای در برنامه نویسی

C دارای توابعی است که از قبل نوشته شده اند، و توابع کتابخانه ای نامیده می شوند .در واقع فرایند هایی که پر کاربرد هستند و در اغلب برنامه ها مورد استفاده قرار می گیرند به صورت توابع مستقل قبلاً نوشته شده اند.

نحوه نوشتن یا کد نویسی توابع :

- برای نوشتن تابع باید اهداف مشخص باشد.
- هر تابع سه بخش دارد:فراخوانی، الگوی تابع، تعریف تابع
- تعریف تابع مجموعه ای از دستورهاست که عملکرد تابع را مشخص می کند.
- فراخوانی تابع دستوری است که تابع را فراخوانی می کند که با نام تابع انجام می شود.
- نوع تابع: "نوع تابع" یکی از چیزهایی است که توسط کاربر تعریف می شود.

نکات مهم در استفاده از توابع :

۱- الگوی تمام توابع را قبل از تابع ()main اعلان کنید.(البته می توانید در خود تابع ()main نیز اعلان کنید.)
۲- نوع توابع را تعیین نمایید.
۳- برای اجرای توابع آنها را با نامشان فراخوانی کنید.
۴- متغیرهای مورد نیاز توابع را در داخل توابع تعریف کنید.
۵- تعریف تابع در داخل تابع دیگر امکان پذیر نیست.
۶- هنگام فراخوانی تابع دقت داشته باشید که تعداد و نوع پارامترها وآرگومان ها یکسان باشد.
۷- توابع از نظر تعداد مقادیری که می توانند به تابع فراخوان برگردانند به سه دسته تقسیم می شوند الف: توابعی که هیچ مقداری برنمی گردانند. ب: توابعی که یک مقدار برمی گردانند. ج: توابعی که چندین مقدار برمی گردانند.
۸- هنگام اعلان الگوی توابع، نیاز به ذکر اسامی پارامترها نیست و ذکر نوع آن ها کفایت می کند.
۹- اگر تابعی فاقد آرگومان است به جای لیست آرگومان ها کلمه void قرار دهید.

توجه در کدنویسی توابع برنامه نویسی :

۱- ابتدا بدون پرداختن به جزئیات پیاده سازی توابع، آرگومان ها و نتیجه ای که از توابع انتظار دارید، مشخص کرده و برنامه اصلی را بنویسید.
۲- توابع را طوری طراحی وپیاده سازی کنید که هر تابع فقط به آنچه که نیاز دارد دسترسی داشته باشد و بقیه قسمت های برنامه و سایر اطلاعات توسط توابع غیر مرتبط قابل دستیابی نباشد.
۳- برای ارتباط بین توابع از آرگومان ها و پارامترها استفاده کنید.

مثال هایی از برنامه نویسی به زبان سی :

۱- تابعی بنویسید که درجه فارنهایت را به سانتیگراد تبدیل کند؟
۲- تابعی بنویسید که مقدار صحیح و غیر منفی k را دریافت کرده وk! را محاسبه و ارسال نماید.
۳- تابعی بنویسید که سه مقدار صحیح را دریافت کند و کوچک ترین آن ها را پیدا نموده و ارسال کند.
۴- تابعی بنویسید که یک مقدار صحیح و یک مقدار اعشار ساده را دریافت کند و چنانچه اختلاف دو عدد کمتر از 0.0001باشد حرف t و در غیر این صورت حرف fرا بازگرداند.
۵- تابعی بنویسید که یک عدد صحیح دریافت کند و اول بودن یا نبودن آن را مشخص کند و در صورت اول بودن 1 و در غیر این صورت 0 را ارسال کند.
۶- برنامه ای بنویسید که هریک از اعداد1 تا 10 را همراه با فاکتوریل آن ها مقابل هم چاپ کند.
۷- برنامه ای بنویسید که سه مقدار صحیح را خوانده و حداقل آن ها را چاپ کند.(با استفاده از تابع)
۸- تابعی بنویسید که مقدار π را از فرمول (...+7/1-5/1+3/1-1)4=π تا زمانی که آخرین عبارت از0.0001 بیشتر است بدست آورده و ارسال کند.
۹- برنامه ای نویسید که با استفاده از تابع مثال قبل مقدار عدد π را چاپ کند.
۱۰- تابعی بنویسید که مقدار عدد π را از فرمول (...+7/1-5/1+3/1-1)4=π تا n جمله به دست آورده و چاپ کند.
۱۱- برنامه ای بنویسید که ابتدا سری اعداد فیبوناچی را تا جمله دوازدهم چاپ کرده و سپس یک عدد از ورودی بخواند و جزء سری بودن یا نبودن آن را بررسی و اعلام کند.(با استفاده از دو تابع)
۱۲- برنامه ای بنویسید که معکوس 123 را چاپ کند.
۱۳- برنامه ای بنویسید که متنی را دریافت کند و تمام حروف a را که در متن وجود دارد را به A تبدیل کند و متن را دوباره چاپ کند. 14.برنامه ای بنویسید که دو ماتریس را از کاربر بگیرد سپس آن ها را در هم ضرب کرده و نمایش دهد.

متغییرها در برنامه نویسی

متغیرهای محلی یا Local

متغیرهایی که در بدنه تابع معرفی می شوند، متغیرهای محلی هستند که فقط در همان تابعی که معرفی شده اند قابل استفاده هستند. پارامترهای تابع نیز که در عنوان تابع معرفی شده اند متغیرهای محلی هستند.

متغیرهای سراسری یا Global

این متغیرها را می توان خارج از توابع مثلاً ابتدای برنامه قبل از تعریف تابع Main یا قبل از تعریف هر تابع دیگر معرفی کرد. متغیرهایی که خارج از توابع معرفی شوند، توسط کلیه توابعی که از آن به بعد تعریف شده اند، قابل استفاده اند. پس از هر فراخوانی همین که اجرای تابع خاتمه یافت، متغیرهای محلی آن از بین می روند. ولی متغیرهای سراسری تا پایان اجرای تابع main فعال و قابل استفاده اند.

حوزه دسترسی به متغیر یا Scope

محدوده ای که هر متغیر در آن قابل دسترسی است حوزه دسترسی نامیده می شود. متغیرهایی که به صورت محلی در ابتدای تابع معرفی شده اند دارای حوزه دسترسی تابع هستند. متغیرهایی که در یک بلوک به طور محلی تعریف شده اند دارای حوزه دسترسی بلوک هستند. متغیرهایی که خارج از توابع معرفی شده اند دارای حوزه دسترسی فایل می باشند. کلاس های حافظه دارای چهار نوع اتوماتیک، ثبات، خارجی، ایستا هستند که به ترتیب توسط کلمات auto ، register ، extern و static مشخص می شوند.

انواع متغیرها و داده ها در زبان C

زبان C قابلیت های زیادی برای کار با داده ها دارد. تمام انواع عددی و غیر عددی به صورت کارا در سی یافت می شوند. در زیر به اختصار به بعضی اشاره می شود:

نوع داده ای int : این نوع داده از نوع عددی صحیح (integer) است. در حافظه 2 بایت اشغال می کند ولی برخی کامپایلرها برای آن 4 بایت در نظر می گیرند.

نوع داده ای float : این نوع داده از نوع اعشاری است. معمولا در حافظه 4 بایت اشغال می کند و اعداد اعشاری مثبت و منفی را در خود جای می دهد.

نوع داده ای double : این نوع داده برای استفاده در اعداد اعشاری است که مقدار بیش تری فضا باید اشغال کنند. این نوع داده نیز 8 بایت اشغال می کند.

نوع داده ای char : این نوع داده برای ذخیره ی کاراکتر استفاده می شود و 1 بایت اشغال می کند.

نوع داده ای long int : برای داده های صحیحی که در حافظه فضای بیش تری اشغال می کنندو 4 بایت اشغال می کند.

نوع داده ای short int : برای داده های صحیح که نیاز به حافظه ی زیادی ندارند قابل استفاده است.

نوع داده ای unsigned int : این نوع داده از نوع عددی صحیح بدون علامت است.

استفاده از آرایه ها در زبان برنامه نویسی C

بسیاری از موارد پیش می آید که برنامه نویس نیاز به استفاده از تعداد زیادی متغیر پیدا می کند. مثلا اگر بخواهیم جملات 1 تا 100 سری فیبوناچی را برای استفاده ذخیره کنیم، به صد متغیر نیاز داریم. تعریف این صد متغیر به صورت مستقل و با نام های جداگانه کاری سخت و طاقت فرساست و البته معقولانه نیست. به همین خاطر در زبان C قابلیتی پیش بینی شده تا بتواند تعداد دلخواهی متغیر از یک نوع را به راحتی ایجاد کرد.

به این متغیر ها که در حافظه پشت سر هم قرار می گیرند و همگی از یک نوع هستند آرایه (Array) می گویند. آرایه ها کاربردهای بسیار زیادی دارند و همانند دنباله ها در ریاضی عمل می کنند. همان طور که در ریاضی برای مشخص کردن یک جمله از دنباله از اندیس استفاده می کنیم، در C نیز برای مشخص کردن یک متغیر خاص از اندیس استفاده می شود.

همان طور که مشاهده می کنید خانه ی پنجم شماره ی 4 دارد و این بدین خاطر است که خانه ها از شماره ی 0 تا n-1 (که n تعداد خانه هاست) شماره گذاری می شود. پس باید به این مورد دقت کرد. مورد دیگر این که شماره ی خانه در [] قرار می گیرد. درون علامت آکلاد می توان عبارت نیز قرار داد.

همان طور که گفته شد در حافظه کامپیوتر خانه های آرایه پشت سر هم قرار می گیرند. اندازه ی هر خانه به اندازه ی نوع تعریف شده است. مثلا در مثال قبل اگر int دو بایت اشغال کند آرایه array، در کل 20 بایت از حافظه اشغال خواهد کرد. این که خانه ها پشت سر هم قرار میگیرند ویژگی کارایی است که در بحث اشاره گر ها به کار می آید.