Развіццё і ўпарадкаванне мовы

У 1985 годзе выйшла першае выданне кнігі «Мова праграмавання C++», першае апісанне гэтай мовы, што было надзвычай важным з-за адсутнасці афіцыйнага стандарту. У 1989 годзе адбыўся выхад C++ версіі 2.0. Яго новыя магчымасці ўключалі множнае наследаванне, абстрактныя класы, статычныя функцыі-члены, функцыі-канстанты і ахаваныя члены.

У 1990 годзе выйшла «Каментаванае даведачнае кіраўніцтва па C++», якое пасля легла ў аснову стандарту. Апошнія абнаўленні ўключалі шаблоны, выключэнні, прасторы імён, новыя спосабы прывядзення тыпаў і булеўскі тып.

Стандартная бібліятэка мовы C++ таксама развівалася разам з ёю. Першым дабаўленнем к стандартнай бібліятэцы C++ сталі патокі ўводу/вываду, якія даюць сродкі для замены традыцыйных функцый Сі printf і scanf. Пазней самым значным крокам у развіцці стандартнай бібліятэкі стала ўключэнне ў яе Стандартнай бібліятэкі шаблонаў.

У 1998 годзе, пасля некалькіх гадоў працы, сумесны камітэт ANSI-ISO прыняў стандарт мовы C++ (ISO/IEC 14882:1998 — Мова праграмавання C++). На працягу некалькіх гадоў пасля афіцыйнага выхаду стандарту камітэт апрацоўваў паведамленні пра памылкі і ў выніку выпусціў выпраўленую версію стандарту C++ у 2003 годзе. У наш час працоўная група МОС (ISO) працуе над новай версіяй стандарту пад кодавай назвай C++09 (раней вядомы як C++0X), які павінен выйсці ў 2009 годзе.

Ніхто не валодае правамі на мову C++, гэта свабодная мова праграмавання. Аднак сам дакумент стандарту мовы (за выключэннем чарнавікоў) бясплатна не даступны.

Гісторыя назвы

Назва «C++» была прыдумана Рыкам Масіцці (Rick Mascitti) і ўпершыню была выкарыстана ў снежні 1983 года. Раней, на ступені распрацоўкі, новая мова называлася «Сі з класамі».^[2]

Імя, атрыманае ў выніку, паходзіць ад аператара мовы Сі «++» (павелічэнне значэння зменнай на адзінку). Імя «C+» не было выкарыстана таму, што з’яўляецца сінтаксічнай памылкай у Сі і, акрамя таго, гэта імя было занята іншай мовай. Мова таксама не названа «D», бо «з’яўляецца пашырэннем Сі і не спрабуе здымаць праблемы шляхам выдалення элементаў Сі».^[2]

Новыя магчымасці ў параўнанні з Сі

Новаўвядзеннямі C++ у параўнанні з Сі з’яўляюцца:

• падтрымка аб’ектна-арыентаванага праграмавання;
• падтрымка абагульненага праграмавання праз шаблоны;
• дадатковыя тыпы даных;
• выключэнні;
• прасторы імён;
• убудавальныя функцыі;
• перагрузка аператараў;
• перагрузка імён функцый;
• спасылкі і аператары дынамічнага размеркавання памяці;
• дадаткі к стандартнай бібліятэцы.

Мова C++ шмат у чым з’яўляецца надмноствам Сі. Новыя магчымасці C++ уключаюць аб’яўленні ў выглядзе выразаў, пераўтварэнні тыпаў у выглядзе функцый, аператары new і delete, тып bool, спасылкі, пашыранае паняцце нязменнасці аб’ектаў, падстаўляльныя (убудавальныя) функцыі, аргументы па змаўчанні, пераазначэнні, прасторы імён, класы (разам з усімі спалучанымі магчымасцямі, такімі як наследаванне, функцыі-члены, віртуальныя функцыі, абстрактныя класы і канструктары), пераазначэнні аператараў, шаблоны, аператар развязання прасторы імён ::, апрацоўку выключэнняў, дынамічнае атаясамленне і многае іншае. Таксама, мова C++ ў многіх выпадках стражэйшая за мову Сі ў дачыненні да праверкі тыпаў.

У C++ з’явіліся каментары ў выглядзе падвойнай касой рысы (//), якія былі ў папярэдніку мовы Сі — мове BCPL.

Некаторыя асаблівасці C++ пазней былі перанесены ў Сі, напрыклад ключавыя словы const і inline, аб’яўленні ў цыклах for і каментары ў стылі C++ (//). У пазнейшых рэалізацыях Сі таксама з’явіліся магчымасці, якіх няма ў C++, напрыклад макрасы vararg і палепшаная праца з масівамі-параметрамі.

Магчымасці, не звязаныя з ААП

У гэтым раздзеле апісваюцца магчымасці, непасрэдна не звязаныя з аб’ектна-арыентаваным праграмаваннем (ААП). Аднак, многія з іх набываюць асаблівую важнасць іменна ў спалучэнні з ААП.

• Апісальнік inline азначае, што функцыя з’яўляецца добрым кандыдатам на аптымізацыю, пры якой у месцах звароту да функцыі кампілятар уставіць цела гэтай функцыі, а не код выкліку. Прыклад: inline double Sqr(double x) {return x*x;}. inline з’яўляецца не дырэктывай (ўказаннем), а толькі парадай кампілятару — кампілятар не абавязан падстаўляць цела для ўбудавальных (inline) функцый, але можа, зыходзячы з даных настроек аптымізацыі, выконваць падстаноўку цела для функцый, якія не пазначаны як inline.
• Апісальнік volatile выкарыстоўваецца ў апісанні зменных і кажа кампілятару, што значэнне пэўнай зменнай можа быць зменена спосабам, які кампілятар не ў стане адсачыць. Для зменных, пазначаных як volatile, кампілятар не павінен ужываць сродкі аптымізацыі, якія змяняюць становішча зменнай у памяці (напрыклад, перамяшчаць яе ў рэгістр) ці разлічваюць на нязменнасць значэння зменнай у прамежку паміж дзвюма прысвойваннямі ёй значэння.
• Замест функцый malloc і free (якія пакінуты толькі для зваротнай сумяшчальнасці), уведзены новыя аператары new і delete. Калі T — адвольны тып, то
  • new T выдзяляе памяць, дастатковую для размяшчэння аднаго аб’екта тыпу Т, магчыма, задае значэнне аб’екта ў гэтай памяці, і вяртае указальнік тыпу Т* (напрыклад, Т* p = new T).
  • new T[n] выдзяляе памяць, дастатковую для размяшчэння n аб’ектаў тыпу Т, магчыма, задае кожны аб’ект у гэтай памяці, і вяртае указальнік тыпу Т* (напрыклад, Т* p = new T[n]).
  • delete p — знішчае аб’ект, на які спасылаецца указальнік p, і вызваляе вобласць памяці, выдзеленую для яго раней аператарам new T.
  • delete [] p — знішчае кожны аб’ект у масіве, на які спасылаецца указальнік p, і вызваляе вобласць памяці, выдзеленую для гэтага масіва раней аператарам new T[n].

Аператар delete правярае, што яе аргумент не NULL, у адваротным выпадку ён нічога не робіць. Пры стварэнні і выдаленні асобнікаў (аб’ектаў) класаў з дапамогай new і delete кампілятар устаўляе выклікі канструктара і дэструктара класа (гл. ніжэй).

• Функцыі могуць прымаць аргументы па спасылцы. Напрыклад, функцыя void f(int& x) {x=3;} прысвойвае свайму аргументу значэнне 3. Таксама, функцыі могуць вяртаць вынік па спасылцы. Спасылкі можна выкарыстоўваць не толькі ў функцыях. Напрыклад, {double&b=a[3]; b=sin(b);} раўназначна коду a[3]=sin(a[3]);. Спасылкі ў пэўнай ступені падобны да ўказальнікаў, але з наступнымі асаблівасцямі: пры аб’яўленні спасылкі задаюцца ўказаннем на ўжо існуючую зменную пэўнага тыпу; на працягу свайго існавання спасылка паказвае на адзін і той жа адрас (па сутнасці, спасылка ёсць нязменным няяўным указальнікам); пры звароце па спасылцы аўтаматычна прымяняецца аператар * . Існуюць і іншыя адрозненні ва ўжыванні ўказальнікаў і спасылак.
• Дапускаецца існаванне некалькіх функцый з аднолькавым іменем, але рознымі тыпамі ці колькасцю аргументаў (перагрузка функцый; пры гэтым тып значэння, якое функцыя вяртае, на перагрузку не ўплывае). Напрыклад, цалкам дапушчальна пісаць:

void Print(int x);
void Print(double x);
void Print(int x, int y);

• Адзін або некалькі апошніх аргументаў функцыі могуць задавацца па змаўчанні. Напрыклад, калі функцыя апісана як void f(int x, int y=5, int z=10), выклікі f(1), f(1,5) і f(1,5,10) раўназначныя.
• Пры аб’яўленні функцый адсутнасць аргументаў у дужках азначае (у адрозненне ад Сі), што аргументаў няма, а не тое, што невядома іх колькасць. Калі лік аргументаў невядомы, трэба карыстацца шматкроп’ем, напрыклад, int printf(const char* fmt, …).
• Можна азначаць аперацыі (перагружаць аператары) над новымі тыпамі. Напрыклад, так:

struct Date {int day, month, year;};
void operator ++(struct Date& date);

Аператары нічым не адрозніваюцца ад звычайных функцый (па сутнасці, аператар ёсць функцыяй, і ўсе адрозненні складаюцца ў тым, як выглядае выклік аператара ў зыходным кодзе). Аднак існуе шэраг абмежаванняў на перагрузку аператараў: нельга перагружаць аператары над прадвызначанымі (убудаванымі) тыпамі (скажам, пераазначаць множанне цэлых лікаў тыпу int); нельга выдумляць новыя аператары, якіх няма ў C++ (скажам, **); нельга змяняць меснасць (колькасць аргументаў) аператараў; прыярытэты аператараў захоўваюцца (скажам, у выразе a+b*c спачатку будзе выконвацца множанне, а потым складанне, якіх бы тыпаў ні былі a, b і c). Можна пераазначаць аператары [] (з адным параметрам) і () (з любым лікам параметраў).

• Дабаўлены прасторы імён (namespace). Напрыклад, калі напісаць

namespace Foo {
   const int x=5;
   typedef int** T;
   void f(y) {return y*x};
   double g(T);
  ...
}

то па-за фігурнымі дужкамі мы павінны звяртацца да T, x, f, g як Foo::T, Foo::x, Foo::f, Foo::g. Калі мы ў нейкім файле жадаем звяртацца да іх непасрэдна, мы можам напісаць

using namespace Foo;

або

using Foo::T;

Прасторы імён патрэбны, каб не ўзнікала накладак паміж пакетамі, якія маюць глабальныя зменныя, функцыі ці тыпы з аднолькавымі імёнамі. Адмысловым выпадкам з’яўляецца безыменная прастора імён

namespace {
   ...
}

Усе імёны, азначаныя ў ёй, даступныя толькі ў бягучай адзінцы трансляцыі і больш нідзе.

• Уведзен новы тып bool, які можа прымаць значэнні true («ісціна», або «так») і false («фальш», або «не»). Аператары параўнання вяртаюць тып bool. Выразы ў дужках пасля if, while прыводзяцца да тыпу bool. (Заўвага, па сутнасці, у большасці кампілятараў тып bool уяўляе сабой цэлы тып int, пры гэтым 0 разглядаецца як false, а любое ненулявое значэнне — як true).
• // азначае, што ўся астатняя частка радка ёсць каментаром.
• Дабаўлены шаблоны (template). Напрыклад, template<class T> T Min(T x, T y) {return x<y?x:y;} азначае функцыю Min для любых тыпаў (для якіх вызначан аператар «<»). Шаблонамі можна задаваць не толькі функцыі, але і тыпы (класы і структуры). Напрыклад, template<class T> struct Array{int len; T* val;}; азначае масіў значэнняў любога тыпу, пасля чаго мы можам пісаць Array<float> x;
• Уведзена стандартная бібліятэка шаблонаў (STL, Standard Template Library), у якой азначаны шаблоны і функцыі для вектараў (аднамерных масіваў адвольнай даўжыні), мностваў, слоўнікаў (асацыятыўных масіваў map), спісаў, знакавых радкоў, патокаў уводу-вываду і іншыя шаблоны і функцыі.
• Калі апісана структура, клас, аб’яднанне (union) ці пералік (enum), яе імя з’яўляецца іменем тыпу, напрыклад:

struct Time {
    int hh, mm, ss;
};
Time t1, t2;

• Усярэдзіне класа можна азначаць укладзеныя тыпы, як праз typedef, так і праз апісанне іншых класаў, а таксама пералікаў. Для доступу да такіх тыпаў па-за класам, да імя тыпу дадаецца імя класа і два двукроп’і:

struct S {
    typedef int** T;
    T x;
};
S::T y;

Аб’ектна-арыентаваныя асаблівасці мовы

Мова C++ дадае да Сі аб’ектна-арыентаваныя магчымасці. Яна уводзіць класы, якія забяспечваюць тры самыя важныя уласцівасці ААП: інкапсуляцыю, наследаванне і полімарфізм.

Існуе два значэнні слова клас. У шырокім сэнсе клас — гэта карыстальніцкі тып, аб’яўлены з выкарыстаннем аднаго з ключавых слоў class, struct ці union. У вузкім сэнсе клас — гэта карыстальніцкі тып, аб’яўлены з выкарыстаннем ключавога слова class.

class Array {
public:
    void Alloc(int new_len);
    void Free();
    inline double Elem(int i);
    inline void ChangeElem(int i, double x);
protected:
    int len;
    double* val;
};

void Array::Alloc(int new_len) 
    {if (len>0) Free(); len=new_len; val=new double[new_len];}
void Array::Free() {delete [] val; len=0;}
inline double Array::Elem(int i) 
    {assert(i>=0 && i<len ); return val[i];}
inline void Array::ChangeElem(int i, double x) 
    {assert(i>=0 && i<len); val[i]=x;}

Array a;
a.Alloc(10);
a.ChangeElem(3, 2.78);
double b = a.Elem(3);
a.Free();

class Array {
public:
    void Alloc(int _len) {
    	if (len == 0) Free();
    	len = _len;
    	val = new double[len];
    }

class Array {
public:
    Array() : len(0), val(NULL) {}
    Array(int _len) : len(_len) {val = new double[_len];}
    Array(const Array& a);
    ~Array() { Free(); }
    inline double Elem(int i);
    inline void ChangeElem(int i, double x);
protected:
    void Alloc(int _len);
    void Free();
    int len;
    double* val;
};

Array::Array(const Array& a) : len(a.len)
{
    val = new double[len];
    for (int i=0; i<len; i++)
        val[i] = a.val[i];
}

Array a(5); // выклікаецца Array::Array(int)
Array b;    // выклікаецца Array::Array()
Array c(a); // выклікаецца Array::Array(const Array&)
Array d=a;  // тое ж самае
b=c;        // адбываецца выклік аператара =
            // калі ён не азначан (як у гэтым выпадку), то выклікаецца аператар прысвойвання па змаўчанні, які
            // ажыццяўляе капіраванне ўсіх падаб’ектаў і пачасткавае капіраванне нестатычных членаў-дадзеных.
            // як правіла канструктар капіравання і аператар прысвойвання перавызначаюцца парамі

class Array {
...
    inline double &operator[] (int n)
    {
         return val[n];
    }

Array a(10);
...
double b = a[5];

class Array {
...
    inline double operator[] (int n) const;

class ArrayWithAdd : public Array {
    ArrayWithAdd(int n) : Array(n) {}
    ArrayWithAdd() : Array() {}
    ArrayWithAdd(const Array& a) : Array(a) {}
    void Add(const Array& a);
};

class Cat {
   ...
    void Purr();
   ...
};
class FlyingAnimal {
   ...
    void Fly();
   ...
};
class FlyingCat : public Cat, public FlyingAnimal {
   ...
    PurrAndFly() {Purr(); Fly();}
   ...
};

class Figure {
   ...
    void Draw() const;
   ...
};

class Square : public Figure {
   ...
    void Draw() const;
   ...
};

class Circle : public Figure {
   ...
    void Draw() const;
   ...
};

Figure* x = new Circle(0,0,5);
x->Draw();

class Figure {
   ...
    virtual void Draw() const;
   ...
};

class Square : public Figure {
   ...
    virtual void Draw() const;
   ...
};

class Circle : public Figure {
   ...
    virtual void Draw() const;
   ...
};

Figure* figures[10];
figures[0] = new Square(1, 2, 10);
figures[1] = new Circle(3, 5, 8);
...
for (int i = 0; i < 10; i++)
    figures[i]->Draw();

class Figure {
   ...
    virtual void Draw() const = 0;
);

class Matrix {
   ...
    friend Matrix Multiply(Matrix m1, Matrix m2);
   ...
};

Matrix Multiply(Matrix m1, Matrix m2) {
   ...
}

class Matrix {
   ...
    friend class Vector;
   ...
};

Будучае развіццё

Бягучы стандарт мовы быў прыняты ў 2003 годзе. Наступная версія стандарту носіць неафіцыйную назву C++0x.

C++ працягвае развівацца, каб адказваць сучасным патрабаванням. Адна з груп, якія займаюцца мовай C++ у яе сучасным выглядзе і накіроўваюць камітэту па стандартызацыі C++ парады па яе паляпшэнні — гэта Boost. Напрыклад, адзін з кірункаў дзейнасці гэтай групы — удасканаленне магчымасцей мовы шляхам дабаўлення ў яе асаблівасцей метапраграмавання.

Стандарт C++ не апісвае спосабы наймення аб’ектаў, некаторыя падрабязнасці апрацоўкі выключэнняў і іншыя магчымасці, спалучаныя з асаблівасцямі рэалізацыі, што прыводзіць да несумяшчальнасці аб’ектнага кода, створанага рознымі кампілятарамі. Аднак, каб зняць гэту праблему, трэцімі асобамі было створана мноства стандартаў для розных архітэктур і аперацыйных сістэм.

Тым не менш (па стане на час напісання гэтага артыкула) сярод кампілятараў C++ усё яшчэ працягваецца бітва за поўную рэалізацыю стандарту C++, асабліва ў вобласці шаблонаў — часткі мовы, зусім нядаўна распрацаванай камітэтам стандартызацыі ў поўным аб’ёме.

Прыклад № 1

Гэта прыклад праграмы, якая нічога не робіць. Яна пачынае выконвацца і адразу завяршаецца. Яна складаецца з асноўнага патоку: функцыі main(), якая пазначае кропку пачатку выканання праграмы на C++.

int main()
{
    return 0;
}

Стандарт C++ патрабуе, каб функцыя main() вяртала тып int. Праграма, у якой функцыя main() вяртае значэнне іншага тыпу, не адпавядае стандарту C++.

Стандарт не кажа пра тое, што насамрэч азначае вяртаймае значэнне функцыі main(). Традыцыйна яно вытлумачваецца як код вяртання праграмы. Стандарт гарантуе, што вяртанне 0 функцыяй main() паказвае, што праграма была завершана паспяхова.

Завяршэнне праграмы на C++ з памылкай традыцыйна пазначаецца шляхам вяртання ненулявога значэння.

Прыклад № 2

Гэта праграма таксама нічога не робіць, але карацейшая.

int main(){}

У C++, калі выкананне праграмы даходзіць да канца функцыі main(), гэта раўназначна return 0;. Для ўсіх астатніх функцый (акрамя main()) гэта не так.

Прыклад № 3

Гэта прыклад праграмы Hello World, якая выводзіць гэта знакамітае паведамленне, выкарыстоўваючы стандартную бібліятэку, і завяршаецца.

#include <iostream> // гэта неабходна для std::cout і std::endl
 
int main()
{
    std::cout << "Hello, world!" << std::endl;
}

Прыклад № 4

Сучасны C++ дазваляе развязваць простым спосабам і больш складаныя задачы. Гэты прыклад паказвае акрамя ўсяго іншага выкарыстанне тыпаў-скрыняў (кантэйнераў) стандартнай бібліятэкі шаблонаў (STL).

#include <iostream>   // для выкарыстання std::cout
#include <vector>     // для std::vector<>
#include <map>        // для std::map<> і std::pair<>
#include <algorithm>  // для std::for_each()
#include <string>     // для std::string

using namespace std;  // выкарыстанне прасторы імён "std"

void display_item_count(pair< string const, vector<string> > const& person) {
   // person — гэта пары двух аб’ектаў: person.first — гэта яго імя,
   // person.second — гэта спіс яго прадметаў (вектар радкоў)
   cout << person.first << " is carrying " << person.second.size() << " items" << endl;
}

int main()
{
   // аб’яўляем слоўнік (мапу, адлюстраванне) з радковымі ключамі і дадзенымі ў выглядзе вектараў радкоў
   map< string, vector<string> > items;

   // Дабавім у гэту карту некалькі чалавек і дадзім ім некалькі рэчаў
   items["Anya"].push_back("scarf");
   items["Dimitri"].push_back("tickets");
   items["Anya"].push_back("puppy");

   // Перабяром усе аб’екты ў скрыні (кантэйнеры)
   for_each(items.begin(), items.end(), display_item_count);
}

У гэтым прыкладзе для прастаты выкарыстоўваецца ўказанне выкарыстанай прасторы імён з дапамогай ключавых слоў using namespace. Аднак у вялікіх прамысловых праграмах звычайна раяць выкарыстоўваць аб’яўленні асобных класаў і функцый, бо з-за магчымага супадзення імён у розных прасторах могуць узнікнуць шматлікія цяжка ўлоўныя памылкі. Таму лепш пісаць, напрыклад, так:

#include <vector>

int main()
{
    using std::vector;

    vector<int> my_vector;
}

Тут дырэктыва (указанне) змешчана ў вобласць функцыі, што памяншае шанцы сутыкненняў імён (гэта і стала прычынай увядзення ў мову прастор імён). Ужыванне аб’яўленняў, якія зліваюць розныя прасторы імёнаў у адну, руйнуе сам замысел прасторы імён.

Прыклад № 5

Папулярныя бібліятэкі (напрыклад, boost) у спалучэнні са стандартнымі сродкамі мовы дазваляюць вельмі коратка і наглядна запісваць код. У прыведзеным ніжэй прыкладзе вылічаецца скалярны здабытак вектараў няцотных лікаў і квадратаў. У кодзе вектары значэнняў прадстаўлены STL-падобнымі паслядоўнасцямі.

#include <iostream>
#include <numeric>
#include <boost/iterator/counting_iterator.hpp>
#include <boost/iterator/transform_iterator.hpp>

int odd(int i)
{
  return 2 * i + 1;
}

int square(int i)
{
  return i * i;
}

typedef boost::counting_iterator <int> counter;
typedef boost::transform_iterator <int (*)(int), counter> transformer;

transformer odds(int n)
{
  return transformer(counter(n), odd);
}

transformer squares(int n)
{
  return transformer(counter(n), square);
}

int main()
{
  using namespace std;

  cout << "Enter vector length: ";
  int n; cin >> n;

  cout << inner_product( odds(0), odds(n), squares(0), 0 ) << endl;
}

Гэты прыклад паказвае так званы «плоскі» стыль запісу. Гэта назва звязана з тым, што алгарытмы STL дазваляюць запісваць код без цыклаў, адпаведна шырыня водступаў у адфарматаваным кодзе не дужа змяняецца. Прыхільнікі такога падыходу лічаць, што праграмісту, знаёмаму са стандартнай бібліятэкай C++, дастаткова радка з выклікам inner_product(), каб зразумець, што робіць праграма. З гэтага пункту гледжання выклік inner_product блізкі да славеснага апісання задачы: «вылічыць скалярны здабытак вектараў няцотных лікаў і квадратаў для значэнняў ад нуля да n».

Добрыя якасці

C++ — надзвычай магутная мова, якія мае сродкі для стварэння эфектыўных праграм амаль любога прызначэння, ад нізкаўзроўневых утыліт і драйвераў да складаных праграмных комплексаў самага рознага прызначэння. У прыватнасці:

• Падтрымліваюцца розныя стылі і тэхналогіі праграмавання, у тым ліку традыцыйнае дырэктыўнае праграмаванне, ААП, абагульненае праграмаванне, метапраграмаванне (шаблоны, макрасы).
• Прадказальнае выкананне праграм з’яўляецца важнай якасцю пры пабудове сістэм рэальнага часу. Увесь код, які няяўна ствараецца кампілятарам для рэалізацыі моўных магчымасцей (напрыклад, пры пераўтварэнні зменнай да іншага тыпу), вызначаны ў стандарце. Таксама строга вызначаны месцы праграмы, у якіх гэты код выконваецца. Гэта дае магчымасць замяраць ці разлічваць час рэакцыі праграмы на вонкавую падзею.
• Аўтаматычны выклік дэструктараў аб’ектаў пры іх знішчэнні, прычым у парадку, зваротным выкліку канструктараў. Гэта спрашчае (дастаткова аб’явіць зменную) і павядичвае надзейнасць вызвалення рэсурсаў (памяці, файлаў, семафораў і т. п.), а таксама дазваляе гарантавана выконваць пераходы паміж станамі праграмы, не абавязкова звязаныя з вызваленнем рэсурсаў (напрыклад, запіс у часопіс).
• Карыстальніцкія функцыі-аператары дазваляюць коратка і ёміста запісваць выразы над карыстальніцкімі тыпамі ў натуральнай алгебраічнай форме.
• Мова падтрымлівае паняцці фізічнай (const) і лагічнай (mutable) нязменнасці (канстантнасці). Гэта павялічвае надзейнасць праграмы, бо, напрыклад, дазваляе кампілятару знаходзіць памылковыя спробы змены значэння зменнай. Аб’яўленне з апісальнікам канстантнасці дае праграмісту, які чытае тэкст праграмы, дадатковае ўяўленне пра правільнае выкарыстанне класаў і функцый, а таксама можа быць падказкай для аптымізацыі. Перагрузка функцый-членаў па прыкмеце канстантнасць дазваляе вызначаць знутры аб’екта мэты выкліку метаду (канстантны для чытання, неканстантны для змянення). Апісальнік mutable дазваляе захоўваць лагічную канстантнасць пры выкарыстанні кэшаў і лянівых вылічэнняў.
• Выкарыстоўваючы шаблоны, можна ствараць абагульненыя кантэйнеры і алгарытмы для розных тыпаў даных, а таксама спецыялізаваць і вылічваць на этапе кампіляцыі.
• Магчымасць імітацыі пашырэння мовы для падтрымкі парадыгмаў, якія не падтрымліваюцца кампілятарамі напрамую. Напрыклад, бібліятэка Boost.Bind дазваляе звязваць аргументы функцый.
• Магчымасць стварэння ўбудаваных прадметна-арыентаваных моў праграмавання. Такі падыход выкарыстоўвае, напрыклад бібліятэка Boost.Spirit, якая дазваляе задаваць EBNF-граматыку сінтаксічных разборшчыкаў прама ў кодзе C++.
• Выкарыстоўваючы шаблоны і множнае наследаванне можна імітаваць класы-прымесі і камбінаторную параметрызацыю бібліятэк. Такі падыход ужыты ў бібліятэцы Loki, клас SmartPrt якой дазваляе, кіруючы ўсяго некалькімі параметрамі часу кампіляцыі, згенераваць каля 300 відаў «разумных указальнікаў» для кіравання рэсурсамі.
• Пераноснасць: стандарт мовы накладвае мінімальныя патрабаванні на ЭВМ для запуску скампіляваных праграм. Каб вызначыць сапраўдныя уласцівасці сістэмы выканання ў стандартнай бібліятэцы прысутнічаюць адпаведныя магчымасці (напрыклад, std::numeric_limits <T>). Кампілятары даступны для вялікай колькасці платформ, на мове C++ распрацоўваюць праграмы для самых розных платформ і сістэм.
• Эфектыўнасць. Мова распрацавана так, каб даць праграмісту магчымасць усебаковага кантролю над унутранай структурай праграмы і парадкам яе выканання. Ніводная з моўных магчымасцей, якая прыводзіць да дадатковых накладных выдаткаў, не з’яўляецца абавязковай для выкарыстання — пры неабходнасці мова дазваляе забяспечыць максімальную эфектыўнасць праграмы.
• Існуе магчымасць працы на нізкім узроўні з памяццю, адрасамі.
• Высокая сумяшчальнасць з мовай Сі, што дазваляе выкарыстоўваць увесь існуючы Сі-код (код на Сі можна з нязначнымі пераробкамі сабраць кампілятарам C++; бібліятэкі, напісаныя на Сі, звычайна можна выклікаць непасрэдна з праграмы на C++ без якіх-небудзь дадатковых выдаткаў, у тым ліку і на ўзроўні функцый зваротнага выкліку, што дазваляе бібліятэкам, напісаным на Сі, выклікаць код, напісаны на Сі++).

Недахопы

Большасць сваіх недахопаў мова C++ атрымала ў спадчыну ад мовы-продка — Сі, — і выкліканы яны першапачаткова пастаўленым патрабаваннем як мага большай сумяшчальнасці з Сі. Гэта такія недахопы, як:

• Сінтаксіс, які проста падштурхоўвае на памылкі:
  • Аперацыя прысвойвання абазначаецца як =, а аперацыя параўнання як ==. Іх лёгка зблытаць^[9], пры гэтым аперацыя прысвойвання вяртае значэнне, таму прысвойванне на месцы выразу з’яўляецца сінтаксічна дапушчальным, а ў канструкцыях цыклу і галінавання з’яўленне ліку на месцы лагічнага значэння таксама дапушчальна, у выніку недарэчны выраз з’яўляецца сінтаксічна правільным. Тыповы прыклад падобнай памылкі:

    if (x=0) { аператары }
    

    Тут ва ўмоўным аператары памылкова напісана прысвойванне замест параўнання. У выніку, замест таго, каб параўнаць бягучае значэнне x з нулём, праграма прысвоіць зменнай x нулявое значэнне, а потым вытлумачыць яго як значэнне ўмовы ў аператары if. А як нуль адпавядае лагічнаму значэнню «фальш» (false), то блок аператараў ва ўмоўнай канструкцыі не выканаецца ніколі. Памылкі такога роду вельмі цяжка выяўляць, але ў многіх сучасныя кампілятары могуць выяўляць некаторыя падобныя канструкцыі.
  • Аператары прысвойвання (=), адзінкавага прыросту (інкрэмента) (++), адзінкавага змяншэння (дэкрэмента) (--) і іншыя вяртаюць значэнне. У спалучэнні з багаццем аператараў гэта дазваляе, хоць і не абавязвае, ствараць неразборлівыя выразы. Наяўнасць гэтых аперацый у Сі было выклікана жаданнем атрымаць прыладу ручной аптымізацыі кода, але ў наш час аптымізуючыя кампілятары звычайна ствараюць аптымальны код і на традыцыйных выразах. З іншага боку, адзін з асноўных прынцыпаў моў Сі і C++ — дазваляць праграмісту пісаць у любым стылі, а не навязваць «добры» стыль.
  • Макрасы (#define) з’яўляюцца магутным, але дужа небяспечным сродкам. Іх пакінулі ў C++ нягледзячы на тое, што неабходнасць у іх, дзякуючы шаблонам і ўбудавальным функцыям, не такая ўжо і вялікая. У атрыманых у спадчыну стандартных Сі-бібліятэках шмат магчыма небяспечных макрасаў.
  • Некаторыя пераўтварэнні тыпаў працуюць не так, як можна было б меркаваць. У прыватнасці, аперацыя над бяззнакавым і знакавым лікамі дае бяззнакавы вынік.
  • C++ дазваляе прапускаць break у галінах аператара switch з мэтай паслядоўнага выканання некалькіх галін. Такі ж падыход прыняты ў мове Java ^[10]. Існуе меркаванне, што гэта абцяжарвае разуменне кода. Напрыклад, у мове C# неабходна заўсёды пісаць або break, або выкарыстоўваць goto case N для яўнага ўказання парадку выканання ^[11].
• Прэпрацэсар, атрыманы ў спадчыну ад Сі, вельмі сціплы. Гэта прыводзіць з аднаго боку да таго, што з яго дапамогай нельга (ці цяжка) развязаць некаторыя задачы метапраграмавання, а з другога боку, з-за сваёй неразвітасці ён часта прыводзіць да памылак і патрабуе шмат дзеянняў для абыходу магчымых праблем. Некаторыя мовы праграмавання (напрыклад, Scheme і Nemerle) маюць намнога магутнейшыя і бяспечнейшыя сістэмы метапраграмавання (якія таксама называюцца макрасамі, аднак яны мала нагадваюць макрасы Сі/C++).
• Слабая падтрымка модульнасці (па сутнасці, у класічным Сі модульнасць на ўзроўні мовы адсутнічае, яе забеспячэнне перакладзена на прэпрацэсар і кампілятар). Падключэнне інтэрфейсу вонкавага модуля праз прэпрацэсарнае ўключэнне загалоўкавага файла (#include) можа істотна запаволіць зборку пры падключэнні вялікай колькасці модуляў (бо выніковы файл, які апрацоўваецца кампілятарам, становіцца вельмі вялікім). Гэта схема без змен перанесена ў C++. Каб пазбавіцца ад гэтай заганы, многія кампілятары рэалізуюць механізм папярэдняй зборкі загалоўкавых файлаў (англ.: Precompiled header).

Да ўласных недахопаў C++ можна аднесці:

• Складанасць і празмернасць, з-за якіх C++ цяжка вывучаць, а пабудова кампілятара спалучана з вялікай колькасцю праблем. У прыватнасці:
  • Многія канструкцыі C++ дазваляюць рабіць тое ж самае, што і канструкцыі Сі, таксама прысутныя ў C++. Гэта часам збівае з панталыку пачаткоўцаў. Напрыклад, прывядзенне тыпаў пры дапамозе dynamic_cast дазваляе прывесці указальнік ці спасылку строга ў межах іерархіі класаў. Гэта павялічвае надзейнасць кода, робіць яго больш выразным і дазваляе знаходзіць прывядзенні ў межах іерархіі пры дапамозе прылад, падобных да grep. Аднак з прычыны патрабавання высокай ступені сумяшчальнасці з Сі старое прывядзенне тыпаў усё яшчэ падтрымліваецца.
  • Падтрымка множнага наследавання рэалізацыі ў ААП-падсістэме мовы выклікае цэлы шэраг лагічных праблем, а таксама стварае дадатковыя цяжкасці ў рэалізацыі кампілятара. Напрыклад, указальнік на клас, які мае некалькі розных продкаў, больш не можа разглядацца (з выкарыстаннем старога прывядзення тыпу ў стылі Сі) як указальнік на аб’ект тыпу аднаго з класаў-продкаў, бо бацькоўская частка аб’екта можа быць размешчана з некаторым зрушэннем адносна пачатку аб’екта (то бок адносна значэння указальніка). Па гэтай жа прычыне нельга прыводзіць указальнік на бацькоўскі клас да тыпу ўказальніка на вытворны без выкарыстання аператараў прывядзення C++ (dynamic_cast).
  • Часам шаблоны прыводзяць да параджэння кода вельмі вялікага аб’ёму^[12]. Каб паменшыць памер машыннага кода можна адмысловым чынам падрыхтаваць зыходны код^[13]. Іншым развязкам праблемы з’яўляецца стандартызаваная яшчэ ў 1998 годзе магчымасць экспарту шаблонаў. Некаторыя аўтары лічаць, што яе цяжка рэалізаваць і таму яна даступна не ва ўсіх кампілятарах^[14][15][16]. Праблема «раздзімання» машыннага кода з-за выкарыстання шаблонаў часта перабольшваецца, і сучасныя кампілятары ў многіх выпадках паспяхова прадухіляюць гэту з’яву^[17].
• Метапраграмаванне на аснове шаблонаў C++ складанае і пры гэтым абмежавана па сваіх магчымасцях. Яно складаецца з рэалізацыі сродкамі шаблонаў C++ інтэрпрэтатара прымітыўнай функцыйнай мовы праграмавання, які выконваецца падчас кампіляцыі. Сама па сабе гэта магчымасць вельмі прывабная, але такі код вельмі цяжка ўспрымаць і адладжваць. Меней распаўсюджаныя^[18] мовы Lisp/Scheme, Nemerle маюць больш магутныя і адначасова прасцейшыя для ўспрымання падсістэмы метапраграмавання. Акрамя таго, у мове D рэалізавана параўнальная па магчымасцях, але значна прасцейшая ва ўжыванні падсістэма шаблоннага метапраграмавання.
• Яўная падтрымка функцыйнага праграмавання прысутнічае толькі ў будучым стандарце c++0x. Гэты прабел запаўняецца рознымі бібліятэкамі (Loki, Boost), якія выкарыстоўваюць сродкі метапраграмавання для пашырэння мовы функцыйнымі канструкцыямі (напрыклад, падтрымкай лямбда-метадаў (або т.зв. безыменных функцый)), але якасць падобных рашэнняў значна саступае якасці сродкаў, убудаваных у функцыйныя мовы. Такія магчымасці функцыйных моў, як супастаўленне з узорам, наогул вельмі складана дасягнуць сродкамі метапраграмавання.
• Некаторыя лічаць недахопам мовы C++ адсутнасць убудаванай сістэмы зборкі смецця. З іншага боку, сродкі C++ дазваляюць рэалізаваць зборку смецця на ўзроўні бібліятэкі ^[19]. Праціўнікі зборкі смецця мяркуюць, што RAII з’яўляецца больш годнай альтэрнатывай. C++ дазваляе карыстальніку самому выбіраць як кіраваць рэсурсамі.