Мова C++ і стандарти

Мова C++: призначення та історія

C++ (вимовляють «сі-плюс-плюс») – мова програмування загального призначення зі статичною типізацією. Тип визначає, які значення може зберігати об’єкт і які операції дозволені над ним. Компілятор перевіряє значну частину цих правил до запуску програми. Наприклад, число можна помножити на інше число, але текстова назва кімнати не є числовою довжиною. Такі відмінності потрібно виражати в коді.

Б’ярне Страуструп розпочав роботу над C with Classes у 1979 році. Він поєднав можливість працювати близько до апаратури, властиву C, з класами для опису складних систем. Назва C++ з’явилася у 1983 році; у 1985 році вийшла перша редакція книги The C++ Programming Language. Знак ++ у мові означає збільшення значення на одиницю. Історію та матеріали автора наведено на https://www.stroustrup.com/, а розвиток стандартів показано на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Етапи розвитку C++ та стандартів мови

C++ підтримує кілька способів організації програми. Процедурне програмування розкладає задачу на функції; об’єктно-орієнтоване поєднує дані та операції у класи; узагальнене дає змогу писати алгоритми для різних типів. Тому перша програма може складатися лише з функції main: оголошувати власний клас для кожного консольного прикладу не потрібно. До класів курс переходить після засвоєння змінних, функцій, посилань і керування пам’яттю.

Мову застосовують у системному програмному забезпеченні, ігрових рушіях, вбудованих пристроях, обробці зображень і високопродуктивних обчисленнях. Спільна вимога цих задач – контроль витрат пам’яті та часу. Водночас швидкість не виникає автоматично від вибору мови: невдалий алгоритм залишиться повільним. Контроль ресурсів потребує дисципліни, перевірок та використання бібліотек.

Таблиця 1.1. C++ у порівнянні з іншими мовами

Мова	Відмінність, важлива на початку навчання
C	Має спільне з C++ синтаксичне походження, але є окремою мовою. Не кожна програма C є коректною програмою C++.
C++	Звичайна збірка утворює машинний код для обраної платформи. Час життя об’єктів і володіння ресурсами є частиною проєктування.
C#	Застосунки часто працюють у середовищі .NET зі збирачем сміття; існує також завчасна компіляція Native AOT.
Java	Типовий шлях передбачає байткод і JVM; синтаксична схожість не означає однакових правил пам’яті або бібліотек.

Переносимим може бути початковий текст, якщо він не залежить від особливостей операційної системи. Готовий файл Windows .exe не стає застосунком Linux після копіювання: потрібні відповідний компілятор, бібліотеки й нове збирання. Однаковий текст також може виявити помилки на іншому компіляторі, якщо він спирався на нестандартне розширення. У курсі основною перевіреною платформою є Windows 11, Visual Studio 2026 і MSVC для x64.

Стандарти мови та підтримка компіляторами

Стандарт описує правила мови і стандартної бібліотеки. Над C++ працює комітет ISO/IEC JTC1/SC22/WG21. Стандарт не є програмою, яку встановлюють: його правила реалізують компілятори та бібліотеки. MSVC постачається із засобами Microsoft; GCC і Clang – інші реалізації. Їхні номери версій не збігаються з роком у назві C++.

Перший міжнародний стандарт – C++98; C++03 уточнив його. C++11 приніс значне оновлення мови, а наступні редакції виходять приблизно раз на три роки. Стислий огляд наведено в табл. 1.2. Назва стандарту позначає редакцію, а не мінімальну дату появи всіх засобів у кожному продукті.

Таблиця 1.2. Редакції стандарту C++

Редакція	Приклади можливостей
C++98/03	Класи, шаблони, контейнери й алгоритми стандартної бібліотеки.
C++11	auto, лямбда-вирази, семантика переміщення, розумні вказівники.
C++14/17	Уточнення C++11, структуровані прив’язки, std::optional, файлові шляхи.
C++20	Концепти, діапазони, корутини, модулі, std::format.
C++23	std::print, std::println, std::expected, бібліотечний модуль std.
C++26	Наступна редакція; доступність кожної можливості перевіряють за реалізацією та конкретною версією компілятора.

Курс орієнтується на C++26, але це не обіцянка повної реалізації всіх його можливостей у MSVC. Сторінка стану стандартизації https://isocpp.org/std/status під час перевірки описувала C++26 як редакцію в роботі; дату остаточної публікації ISO тут не припускаємо. Затвердження технічного змісту, публікація ISO і випуск підтримки в MSVC – різні події. Зокрема, std::println належить до C++23, хоча використовується в нашому курсі C++26. Контракти й рефлексію не потрібно вмикати для цієї теми.

Ключ /std:c++latest обирає нові реалізовані можливості, зокрема можливості проєкту наступного стандарту. Після оновлення засобів зміст цього режиму може змінитися. Для відтворюваної роботи записуйте версію Visual Studio, номер MSVC із виведення cl і параметри збирання. Таблицю відповідності Microsoft публікує тут: https://learn.microsoft.com/cpp/overview/visual-cpp-language-conformance.

Стандарт і реалізація

Якщо компілятор не знає певного заголовка або конструкції, спочатку перевірте версію набору засобів та обраний стандарт. Заміна назви C++23 на C++26 у повідомленні програми не додає підтримки нових можливостей.

Як початковий текст стає програмою

Розробник зберігає початковий текст (source code) у файлі .cpp. Для запуску текст необхідно перетворити на машинні інструкції. Збирання (build) охоплює кілька етапів, які IDE запускає автоматично (рис. 1.2). Розрізняти їх важливо: повідомлення про невідоме ім’я і про відсутнє визначення функції виникають на різних етапах та мають різні причини.

Рис. 1.2. Від початкових файлів до виконуваної програми

1. Препроцесор (preprocessor) обробляє директиви на зразок #include <print>. Заголовки надають оголошення та інші необхідні частини бібліотеки. Це не завантаження файла з інтернету під час запуску.
2. Компілятор (compiler) аналізує отриманий текст, перевіряє типи і створює об’єктний файл .obj. Один файл .cpp із включеним вмістом заголовків після препроцесування утворює одиницю трансляції (translation unit).
3. Компонувальник (linker) поєднує об’єктні файли та потрібні бібліотеки, узгоджує посилання між ними і створює виконуваний файл .exe.
4. Операційна система завантажує виконуваний файл, а стартовий код середовища виконання викликає функцію main.

Файл .h або .hpp зазвичай містить оголошення, які використовують кілька початкових файлів. Заголовок не слід вважати окремою програмою. Наприклад, два файли .cpp можуть включати спільний заголовок і компілюватися окремо, після чого їхні .obj об’єднуються. Помилка в одному заголовку здатна спричинити діагностику одразу в кількох одиницях трансляції.

Звичайній нативній програмі C++ не потрібна JVM або CLR для виконання машинного коду. Проте їй можуть бути потрібні динамічні бібліотеки Windows та Visual C++ Runtime. Отже, «машинний код» не означає «один файл без жодних залежностей». Debug-збірку не використовують як спосіб розповсюдження готового продукту; вимоги до встановлення Release-програми перевіряють окремо.