Си плюс плюс (C++) с нуля

Что это за язык#

C++ вырос из языка C в начале 1980-х: Бьёрн Страуструп добавил к нему классы,
а потом и остальное, чем язык известен сегодня. Название читается «си плюс
плюс», а два плюса — это шутка авторов: в языке C оператор ++ увеличивает
значение на единицу.

Главное отличие от Python и JavaScript — компиляция. Исходный текст заранее
переводится в машинные инструкции, и получается самостоятельный файл, которому
для запуска не нужен ни интерпретатор, ни виртуальная машина. Отсюда скорость,
отсюда же и строгость: об ошибке в типах ты узнаёшь при сборке, а не во время
работы программы у пользователя.

Второе отличие — память под твоим управлением. Язык не решает за тебя, когда
освобождать занятое. Это даёт контроль над каждым байтом и одновременно
создаёт целый класс ошибок, которых в других языках просто нет.

Язык развивается редакциями стандарта: C++11, C++14, C++17, C++20, C++23.
Современный код на си плюс плюс сильно отличается от учебников девяностых —
ручное выделение памяти, указатели на каждом шагу и массивы в стиле C уступили
место контейнерам и умным указателям. Если в пособии первая же программа
начинается с #include <stdio.h> и void main(), оно устарело.

Где он применяется#

• Игры. Unreal Engine написан на си плюс плюс, и логика игр в нём — тоже.
• Браузеры и операционные системы. Движки отрисовки страниц, ядра систем,
  драйверы.
• Базы данных и высоконагруженные сервисы. Там, где миллисекунда стоит
  денег.
• Встраиваемая техника. Микроконтроллеры, станки, автомобильная
  электроника. Соседний вход в ту же область — Arduino для
  начинающих: там применяется
  упрощённый C++ и результат сразу виден на плате.
• Инженерные и графические пакеты. САПР, обработка изображений, звук и
  видео.

Чего на этом языке обычно не делают: простые сайты, скрипты-однодневки,
аналитику данных. Там выигрывают языки, где меньше ручной работы.

Что поставить#

Нужны две вещи: компилятор и редактор.

Компилятор. В Linux почти всегда уже стоит GCC, иначе он ставится пакетным
менеджером (sudo apt install build-essential). В macOS его роль играет Clang
из Command Line Tools — xcode-select --install. В Windows два пути: Visual
Studio Community с набором «Разработка на C++» или MinGW-w64 с компилятором
GCC.

Редактор. Visual Studio Code с официальным расширением C/C++ — бесплатный
и достаточный вариант на любой системе. Visual Studio Community — сильная
бесплатная среда под Windows. CLion удобен, но платный.

Проверить, что всё на месте:

g++ --version

Если версия напечаталась — компилятор найден и можно писать код. Работа в
терминале здесь не прихоть, а обычный режим: команды сборки и запуска
набираются руками, а базовый набор команд разобран в
шпаргалке по Linux.

Первая программа#

Создай файл hello.cpp:

#include <iostream>

int main() {
    std::cout << "Привет, мир!" << std::endl;
    return 0;
}

Что здесь происходит. #include <iostream> подключает средства ввода-вывода.
int main() — функция, с которой начинается выполнение: она обязана быть ровно
одна на всю программу. std::cout — поток вывода, << отправляет в него
значение, std::endl переводит строку. return 0 сообщает системе, что
программа завершилась без ошибок.

Собери и запусти:

g++ -std=c++17 -Wall -Wextra -o hello hello.cpp
./hello

Ключ -o hello задаёт имя готовой программы (в Windows — hello.exe); без
него получится файл a.out. Ключи -Wall -Wextra включают предупреждения —
ставь их с первого дня, компилятор заметит половину твоих ошибок раньше тебя.
-std=c++17 фиксирует редакцию стандарта.

Следующий шаг — ввод и переменные:

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string name;
    int year = 0;

    std::cout << "Имя: ";
    std::cin >> name;
    std::cout << "Год рождения: ";
    std::cin >> year;

    std::cout << name << ", вам примерно " << 2026 - year << " лет\n";
    return 0;
}

Как из текста получается программа#

Сборка идёт в несколько шагов, и знание их названий экономит часы на разборе
ошибок.

1. Препроцессор подставляет содержимое заголовков вместо строк #include.
2. Компилятор переводит каждый файл .cpp в объектный файл.
3. Компоновщик сшивает объектные файлы и библиотеки в готовую программу.

Отсюда два разных сорта ошибок. Ошибка компиляции звучит как «expected ';'» или
«no matching function» — проблема в тексте одного файла. Ошибка компоновки —
«undefined reference to …» — текст в порядке, но реализации функции нет ни в
одном файле, или забыли подключить библиотеку.

Когда файлов становится больше трёх, команды сборки записывают в CMake — и
дальше одна и та же конфигурация собирается на любой системе.

Память и указатели без страшных слов#

Переменная живёт по какому-то адресу. Указатель — переменная, которая хранит
этот адрес.

int x = 5;
int* p = &x;      // p хранит адрес x
*p = 8;           // записать по адресу — то же, что записать в x
std::cout << x;   // 8

Знак & перед именем берёт адрес, звёздочка перед указателем — обращается к
значению по адресу. Ссылка проще: int& r = x; — это второе имя той же
переменной, её нельзя оставить пустой и нельзя перенаправить.

Память бывает двух сортов. Переменные внутри функции лежат на стеке и
уничтожаются сами при выходе из блока. Объекты, созданные через new, лежат в
куче и живут, пока их не удалят.

int* data = new int[100];
// ... работа ...
delete[] data;          // забыли — утечка памяти

Именно в этой паре — источник трёх классических бед: утечка (забыли delete),
двойное освобождение (удалили дважды) и висячий указатель (обратились после
удаления). Современный ответ на все три — не писать new руками:

#include <memory>
#include <vector>

std::vector<int> numbers = {1, 2, 3};
numbers.push_back(4);                 // размер стал 4
auto ptr = std::make_unique<int>(42); // освободится само

std::vector сам выделяет и отдаёт память, std::unique_ptr освобождает
объект, когда выходит из области видимости. Принцип, на котором это держится,
называется RAII: владение ресурсом привязано к времени жизни объекта. Его
стоит понять раньше, чем классы, — он объясняет, почему в аккуратном коде на
си плюс плюс почти не встречается ручного освобождения.

План изучения#

Сроки ниже — ориентир при занятиях по часу в день, а не обещание.

Первый месяц уходит на основы: типы, условия, циклы, функции, массивы и
std::vector, std::string. Критерий готовности — двадцать решённых задач без
подсказок: обработка чисел, строки, простая статистика по массиву.

Второй месяц — структуры и классы: поля, методы, конструктор и деструктор,
разделение на заголовок .h и реализацию .cpp. Здесь же — сборка проекта из
нескольких файлов.

Третий месяц — память и то, что вокруг: указатели, ссылки, передача аргументов
по значению и по ссылке, умные указатели, RAII. Хороший признак усвоения —
умение объяснить, почему копирование большого объекта в аргументе функции
дорого.

Дальше — стандартная библиотека (контейнеры, алгоритмы, итераторы), шаблоны,
а затем выбор направления: движок игры, встраиваемая техника, серверная
разработка. Единого «полного знания» языка не существует, и это нормально.

Частые ошибки новичка#

Указатель без инициализации. int* p; содержит мусор, а запись по нему
роняет программу в случайном месте. Всегда присваивай адрес или nullptr.

Выход за границу массива. У вектора из десяти элементов последний индекс —
девять. Компилятор об этом не предупредит, программа может даже не упасть — и
испортит соседние данные.

= вместо == в условии. if (x = 5) присвоит пятёрку и всегда окажется
истиной. Ключ -Wall про это предупреждает.

Учебник из прошлого века. Код с #include <iostream.h>, void main() и
gets() не соберётся современным компилятором или соберётся с дырами.

Отлаживать удобнее не печатью значений, а отладчиком: g++ -g добавляет
отладочную информацию, дальше gdb ./hello останавливает программу в нужной
строке и показывает значения переменных.

План по этапам

1. Собрать первую программуПоставить компилятор, написать hello.cpp и собрать его с ключами -Wall -Wextra.
2. Основы языкаРешить двадцать задач на условия, циклы, функции и вектор — без подсказок и готовых решений.
3. Свои типыОписать класс с конструктором и деструктором, разнести объявление и реализацию по двум файлам.
4. ПамятьРазобрать указатели и ссылки, переписать пример с new/delete на std::vector и unique_ptr.
5. Проект из нескольких файловСобрать программу на 300–500 строк через CMake и запустить её на другой машине.

Проверь себя

Источники

• cppreferenceПолный справочник по языку и стандартной библиотеке
  бесплатно
• isocpp.orgСайт комитета по стандарту: руководство по современному стилю и ответы на частые вопросы
  бесплатно
• Документация GCCКлючи компилятора и расшифровка предупреждений
  бесплатно
• StepikБесплатные курсы с автопроверкой решений
  бесплатно

Было полезно?

Да Нет