Trong thời đại 4.0, ngành công nghệ thông tin đang trên đà phát triển với tốc độ bứt phá cực mạnh. Các ngôn ngữ lập trình mới cũng xuất hiện liên tục và dần khẳng định vai trò quan trọng của mình đối với người dùng. Tuy nhiên, dù thế nào thì C++ vẫn duy trì được vị thế đáng kể của mình trong ngành này dù đã được ra mắt hơn 40 năm. Vậy C++ là gì? Hãy cùng chúng tôi khám phá câu trả lời ngay trong nội dung dưới đây.
C++ là gì?
C++ là một ngôn ngữ lập trình được phát triển từ năm 1979 bởi một nhà khoa học máy tính người Đan Mạch - Bjarne Stroustrup tại phòng thí nghiệm Bell. Được biết đến là ngôn ngữ bậc trung (middle-level), C++ là một sự mở rộng của ngôn ngữ lập trình C hoặc "C with Classes".
Ngôn ngữ lập trình này có khả năng chạy trên đa nền tảng, bao gồm Windows, macOS và Unix. Từ những năm 1990, C++ đã trở thành một trong số các ngôn ngữ thương mại được ưa chuộng nhất bởi cộng đồng lập trình viên. Trải qua nhiều lần cải tiến, C++ hiện nay đã được trang bị thêm nhiều tính năng hấp dẫn hơn, bao gồm: lập trình tổng quát, lập trình hướng đối tượng, lập trình thủ tục, lập trình đa hình, ngôn ngữ đa mẫu hình tự do có kiểu tĩnh và dữ liệu trừu tượng.
Lịch sử phát triển của ngôn ngữ C++
Mặc dù được phát hành lần đầu vào năm 1985 nhưng mãi đến năm 1998, ngôn ngữ C++ mới có phiên bản tiêu chuẩn hóa đầu tiên với tên gọi C++98. Tiếp đó thì vào năm 2003, C++03 cũng đã được xuất bản nhằm cải thiện, sửa các lỗi đã được xác định trong phiên bản C++98, đồng thời đảm bảo rằng ngôn ngữ C++ sẽ có tính nhất quán và di động cao hơn.
Khoảng 8 năm sau (2011), bản nâng cấp lớn tiếp theo cho ngôn ngữ lập trình C++ đã xuất hiện với tên gọi C++11. Kế tiếp đó chính là C++14 được ra mắt với những cải tiến mới và sửa các lỗi có trong bản C++11 trước khi bản chính C++17 có mặt.
Trong phiên bản C++17, ngôn ngữ lập trình C++ đã có thêm một số tính năng mới cùng thư viện chuẩn đa dạng hơn nhiều so với bản C++14 trước đó. Lần cuối cùng cho đến thời điểm hiện tại là vào năm 2020, bản C++20 đã chính thức được WG21 cho giới thiệu tại một cuộc họp diễn ra ở Prague. Như vậy, tổng kết cả một quá trình phát triển thì ngôn ngữ lập trình C++ cơ bản đã trải qua 4 lần được cập nhật vào các năm 2011, 2014, 2017 và 2020 cùng với 4 phiên bản tương ứng là C++11, C++14, C++17, C++20.
Điểm mạnh của ngôn ngữ lập trình C++
Khi được hỏi tại sao ngôn ngữ lập trình C++ lại được sử dụng nhiều như thế thì chắc chắn, bạn không thể nào bỏ qua những điểm mạnh dưới đây:
- Tính phổ biến: C++ là một trong những ngôn ngữ lập trình phổ biến nhất trên toàn cầu và được sử dụng rộng rãi trong cộng đồng lập trình.
- Khả năng thực thi nhanh: Nếu đã thành thạo về C++, bạn hoàn toàn có thể viết code một cách nhanh chóng. Ngoài ra, một trong những mục tiêu hàng đầu của C++ là tối ưu hóa hiệu suất thực thi. Vì vậy, nếu bạn cần bổ sung thêm một số tính năng mới cho chương trình thì C++ sẽ cho phép bạn sử dụng ngôn ngữ Assembly - ngôn ngữ lập trình cấp thấp nhất để trực tiếp tương tác với phần cứng của máy tính.
- Thư viện đa dạng: C++ cung cấp một loạt các thư viện phong phú cho lập trình viên sử dụng, bao gồm cả đồ hòa API, 2D, 3D và thư viện vật lý để xử lý âm thanh, từ đó giúp cho việc phát triển ứng dụng trở nên thuận lợi hơn.
- Hỗ trợ đa mô hình lập trình: C++ cho phép bạn lập trình một cách linh hoạt theo nhiều mô hình khác nhau như cấu trúc tuyến tính, hướng chức năng và hướng đối tượng. Điều này giúp cho người lập trình có thể dễ dàng lựa chọn và áp dụng phương pháp phù hợp nhất cho dự án của mình.
Một số hạn chế của lập trình C++
Bên cạnh những ưu điểm ấn tượng, ngôn ngữ lập trình C++ cơ bản cũng còn tồn đọng lại một số hạn chế sau:
- Tràn bộ nhớ: C++ cung cấp cho người dùng khả năng tự quản lý bộ nhớ nhằm giúp tái sử dụng bộ nhớ một cách hiệu quả. Tuy nhiên, nếu quản lý không đúng cách thì nó sẽ dẫn đến tình trạng tràn bộ nhớ rất khó khắc phục.
- Khá phức tạp và khó hiểu: Không như nhiều ngôn ngữ lập trình khác, trong ngôn ngữ lập trình C++ không có khái niệm Interface. Thay vào đó, chúng ta sẽ gặp các khái niệm như hàm thuần ảo, lớp bạn, hàm bạn, hàm hủy (destructor), đa kế thừa cùng nhiều khái niệm khác. Điều này làm cho việc áp dụng OOP trong C++ trở nên phức tạp và khó hiểu hơn nhiều.
- Con trỏ là một cái gì đó rất… khó: Con trỏ là một biến chứa địa chỉ của một vùng nhớ trong bộ nhớ mà biến đó đang trỏ tới. Ban đầu, khi lập trình viên mới tiếp cận với C++ thì việc học về con trỏ thường gây nản chí, bởi vì nó không tồn tại trong nhiều ngôn ngữ lập trình bậc cao khác. Tuy nhiên, con trỏ được tạo ra với mục đích giúp gia tăng sự tương tác trực tiếp với bộ nhớ, từ đó tăng tốc độ thực thi của chương trình. Điều này có nghĩa là mặc dù việc học về con trỏ có thể khó khăn, nhưng lợi ích mà nó mang lại cho lập trình viên là rất lớn.
Những ứng dụng của ngôn ngữ C++ trong thực tế
Với tốc độ biên dịch, thực thi nhanh, khả năng hỗ trợ nhiều thư viện và gần gũi với phần cứng, C++ đã trở thành sự lựa chọn hàng đầu của các lập trình viên trong việc ứng dụng vào thực tế với nhiều lĩnh vực khác nhau, cụ thể:
1. Phát triển game
C++ là ngôn ngữ lập trình được sử dụng rộng rãi trong việc phát triển game. Nhờ khả năng kiểm soát chi tiết hệ thống xử lý đồ họa cùng tốc độ biên dịch và thực thi nhanh, C++ cho phép các game được chạy mượt mà với hiệu suất cao. Ngoài ra, ngôn ngữ C++ cũng hỗ trợ các thư viện đồ họa như OpenGL và DirectX, giúp lập trình viên dễ dàng tạo ra những hiệu ứng đồ họa ấn tượng.
Hiện nay, nhiều tựa game nổi tiếng như League of Legends, Minecraft, Football Pro và Counter-Strike đều được phát triển bởi ngôn ngữ lập trình C++ nhằm đảm bảo hiệu suất cao, đồng thời hỗ trợ kiểm soát tài nguyên trên máy tính một cách hiệu quả nhất.
2. Phát triển ứng dụng
C++ là lựa chọn hàng đầu cho việc phát triển các ứng dụng mới, đặc biệt là những ứng dụng có giao diện người dùng đồ họa. Một số ứng dụng phổ biến như Adobe Photoshop cũng được xây dựng bằng C++. Ngoài ra, nhiều ứng dụng khác trong hệ thống Adobe như Adobe Launcher, Imageready và Illustrator cũng được phát triển chuyên nghiệp bằng ngôn ngữ này.
3. Sản xuất phim hoạt hình
Ngôn ngữ lập trình C++ đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển phần mềm đồ họa hoạt hình 3D, kết xuất, mô phỏng và mô hình hóa. Bên cạnh đó, C++ cũng được ứng dụng rộng rãi trong quá trình xây dựng các ứng dụng thời gian thực, xử lý hình ảnh và dữ liệu từ cảm biến di động, đồng thời tạo ra hiệu ứng hình ảnh động mạnh mẽ, chân thực.
4. Trình duyệt web
Tốc độ truy cập cùng độ tin cậy là hai yếu tố không thể thiếu đối với các trình duyệt web hiện nay, và C++ đã rất thành công khi đáp ứng được cả hai yếu tố này. Trong đó, các trình duyệt web phổ biến nhất hiện nay là Google Chrome, Mozilla Firefox, Internet Explorer hay Safari đều được phát triển bằng ngôn ngữ lập trình C++.
5. Trình biên dịch
Hiện nay, có rất nhiều trình biên dịch phổ biến như Apple C++, Clang C++, Bloodshed Dev-C++ và MINGW make đều được phát triển bằng ngôn ngữ lập trình C++. Hơn nữa, C và C++ cũng là ngôn ngữ nền tảng để hỗ trợ việc phát triển các ngôn ngữ lập trình mới như C#, PHP, Java, Verilog cùng nhiều ngôn ngữ khác.
6. Các hệ thống nhúng
Ngôn ngữ lập trình C++ cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển phần mềm nhúng cho các thiết bị hiện đại, thông minh như: smartphone (iPhone, Samsung), máy giặt (Electrolux, Hitachi), điều hòa không khí (Daikin, Panasonic) và thậm chí là các thiết bị IoT như: bộ điều khiển giọng nói Google Home, August Smart Lock (khóa thông minh chuông cửa) và camera quan sát chuyển động trong nhà,....
7. Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu
Hiện nay, đa số các công cụ quản lý cơ sở dữ liệu phổ biến như MySQL, Oracle, PostgreSQL và MongoDB đều được phát triển bằng ngôn ngữ lập trình C++. Trong số đó, MySQL nổi bật hơn cả khi là hệ quản trị cơ sở dữ liệu nguồn mở được sử dụng rộng rãi nhất trên toàn cầu và là sự lựa chọn hàng đầu của các tổ chức.
Đây cũng là những cơ sở dữ liệu đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng chính do những công ty hàng đầu như Google, YouTube, Netflix và Adobe tạo ra. Với những đặc điểm nổi bật như: khả năng xử lý tệp, độ tin cậy, hiệu suất cao, tính năng, lớp và đối tượng,... C++ đã nhanh chóng trở thành sự lựa chọn lý tưởng cho việc tạo ra các hệ thống quản lý dữ liệu.
8. Phát triển các hệ điều hành
Được biết đến như một ngôn ngữ lập trình tốc độ cao với hàng loạt các tính năng mạnh mẽ, C++ đã nhanh chóng trở thành lựa chọn hàng đầu cho việc phát triển hệ điều hành. Hiện nay, hầu hết các hệ điều hành từ Microsoft Windows, Apple macOS, Symbian OS cho đến một số hệ điều hành di động như iOS cũng đều được xây dựng dựa trên C++.
9. Ứng dụng AR/VR
C++ cũng được áp dụng để phát triển các ứng dụng thực tế ảo tăng cường AR và thực tế ảo VR. Theo đó, vì các ứng dụng AR/VR khi hoạt động sẽ cần phải xử lý một lượng lớn dữ liệu được điều chỉnh liên tục dựa trên đầu vào từ cảm biến camera cùng với sự tương tác của người dùng. Lúc này, ngôn ngữ C++ sẽ là sự lựa chọn lý tưởng để giúp xử lý toàn bộ tất cả những dữ liệu này, cũng như tạo ra một trải nghiệm ảo liền mạch cho người dùng.
10. Điện toán đám mây và ứng dụng phân tán
C++ đã trở thành sự lựa chọn hàng đầu cho việc triển khai các hệ thống lưu trữ đám mây vì nó gần gũi với ngôn ngữ phần cứng và có tính tương thích cao với máy móc. Vì vậy mà những công ty lớn thường sử dụng điện toán đám mây và các ứng dụng phân tán được phát triển bởi C++ để xây dựng một số ứng dụng hỗ trợ đa luồng, có khả năng chịu tải cao cho hệ thống phần cứng.
11. Công nghệ Blockchain
Nhờ được thừa hưởng khả năng đa luồng hiện đại và quản lý bộ nhớ hiệu quả, ngôn ngữ lập trình C++ đã được ứng dụng để triển khai ra blockchain đầu tiên mang tên bitcoin. Ngoài ra, tính hướng đối tượng của C++ cũng cung cấp cho các nhà phát triển khả năng liên kết và cách thức xử lý dữ liệu để tiến hành xử lý mạch lạc.
Một số câu hỏi thường gặp về ngôn ngữ lập trình C++
Bên cạnh những kiến thức đang nhận được nhiều sự quan tâm, người dùng cũng thường chú ý đến một số câu hỏi sau:
1. Sự khác biệt giữa C và C++ là gì?
Cả C và C++ đều là những ngôn ngữ lập trình thuộc mức thấp, đồng thời hỗ trợ lập trình thủ tục và cung cấp các quyền kiểm soát sâu rộng hơn về bộ nhớ. Tuy nhiên, thực tế thì cả hai ngôn ngữ này đều có rất nhiều điểm khác biệt, cụ thể:
- C là một ngôn ngữ lập trình hướng thủ tục (Procedural Oriented Programming - POP), trong khi C++ là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng (Object-Oriented Programming - OOP).
- C chỉ hỗ trợ con trỏ, còn ngôn ngữ C++ lại vừa hỗ trợ cả con trỏ lẫn tham chiếu.
- Ngôn ngữ C không cho phép dùng tính năng nạp chồng hàm. Ngược lại, C++ lại cho phép bạn sử dụng tính năng này.
- C hỗ trợ các kiểu dữ liệu tích hợp, còn C++ hỗ trợ kiểu dữ liệu đã được cài sẵn hoặc do người dùng định nghĩa.
- Phương pháp lập trình của C là từ trên xuống, còn C++ lại theo phương pháp từ dưới lên.
- C scanf và printf được dùng cho cả đầu vào cùng đầu ra tiêu chuẩn. Còn trong C++, cin và cout sẽ được cung cấp cho những hoạt động đầu vào cùng đầu ra tiêu chuẩn.
2. Có phải mức độ phổ biến của ngôn ngữ C++ đang giảm dần?
Về vấn đề ngôn ngữ lập trình C++ có đang bị giảm dần hay không thì chính ông Bjarne Stroustrup cũng đã từng khẳng định, mức độ sử dụng của ngôn ngữ C++ có thể giảm ở một số lĩnh vực và tăng nhanh ở những ngành khác.
Ông nhấn mạnh rằng phần lớn người dùng C++ làm việc trong các lĩnh vực cơ sở hạ tầng, lập trình hệ thống, hệ thống nhúng và một số ứng dụng khác nhau,.... Do đó, ông cho rằng ngôn ngữ này vẫn giữ vững vị thế của mình trong các lĩnh vực thuộc phạm trù giá trị cốt lõi truyền thống. Theo như kết quả của một cuộc khảo sát cũng cho thấy, C++ hiện đang nằm trong top 10 ngôn ngữ lập trình đang được sử dụng nhiều nhất tại thị trường Việt Nam.
Trên đây là những kiến thức về ngôn ngữ C++ là gì mà Phương Nam Vina muốn chia sẻ. Hi vọng thông qua bài viết này, bạn sẽ có được một cái nhìn bao quát hơn về ngôn ngữ lập trình C++ là gì cùng những kiến thức liên quan để giúp cho quá trình học tập, làm việc trở nên thuận lợi hơn. Chúc bạn thành công!
Tham khảo thêm:
CSS là gì? Những kiến thức tổng quan về ngôn ngữ CSS
JavaScript là gì? Tổng quan về ngôn ngữ lập trình JavaScript
