آموزش پایتون - پایتون در مقابل ++C

پایتون یک زبان برنامه‌نویسی همه‌منظوره و سطح بالا است. از پایتون برای توسعه وب، یادگیری ماشین و سایر توسعه‌های نرم‌افزاری پیشرفته استفاده می‌شود. پایتون هم برای برنامه‌نویسان تازه‌کار و هم برای برنامه‌نویسان باتجربه ++C و جاوا مناسب است. گیدو ون روسوم پایتون را در سال ۱۹۸۹ در موسسه ملی تحقیقات هلند ایجاد کرد. پایتون در سال ۱۹۹۱ منتشر شد.

++C یک زبان برنامه‌نویسی سطح میانی، حساس به بزرگی و کوچکی حروف و شیءگرا است. بیارنه استراس‌تروپ ++C را در آزمایشگاه‌های بل ایجاد کرد. ++C یک زبان برنامه‌نویسی مستقل از پلتفرم است که روی ویندوز، مک اواس و لینوکس کار می‌کند. ++C به سخت‌افزار نزدیک است و امکان برنامه‌نویسی سطح پایین را فراهم می‌کند. این ویژگی به توسعه‌دهنده کنترل روی حافظه، عملکرد بهبود یافته و نرم‌افزار قابل اعتماد ارائه می‌دهد.

این مقاله را بخوانید تا یک نمای کلی از ++C و پایتون و نحوه تفاوت این دو زبان برنامه‌نویسی از یکدیگر به دست آورید.

پایتون چیست؟

پایتون در حال حاضر یکی از پرکاربردترین زبان‌های برنامه‌نویسی است. این زبان، یک زبان برنامه‌نویسی مفسری است که در سطح بالا عمل می‌کند. در مقایسه با سایر زبان‌ها، منحنی یادگیری پایتون بسیار پایین‌تر است و استفاده از آن نیز کاملاً ساده است.

پایتون زبان برنامه‌نویسی منتخب برای متخصصانی است که در زمینه‌هایی مانند هوش مصنوعی، یادگیری ماشین (ML)، علم داده، اینترنت اشیا (IoT) و غیره کار می‌کنند، زیرا در هر دو زمینه برنامه‌های اسکریپت‌نویسی و به‌عنوان برنامه‌های مستقل عملکردی عالی دارد.

علاوه بر این، پایتون زبان منتخبی است زیرا یادگیری آن آسان است. به دلیل سینتکس عالی و خوانایی آن، مقدار هزینه صرف شده برای نگهداری کاهش می‌یابد. ماژولار بودن برنامه و قابلیت استفاده مجدد از کد، هر دو به پشتیبانی آن از بسته‌ها و ماژول‌های متنوع کمک می‌کنند.

با استفاده از پایتون، می‌توانیم کارهای زیر را انجام دهیم:

• توسعه وب

• تحلیل داده و یادگیری ماشین

• اتوماسیون و اسکریپت‌نویسی

• تست نرم‌افزار و موارد بسیار دیگر

ویژگی‌ها

در اینجا لیستی از برخی از ویژگی‌های مهم پایتون آورده شده است:

• یادگیری آسان: پایتون ساختاری ساده، کلمات کلیدی معدود و سینتکس واضحی دارد. این امر یادگیری سریع آن را برای دانشجو آسان می‌کند. کد نوشته شده به زبان پایتون خواناتر و قابل فهم‌تر است.

• نگهداری آسان: نگهداری کد منبع پایتون نسبتاً ساده است.

• کتابخانه استاندارد بزرگ: بیشتر کتابخانه پایتون قابلیت انتقال آسانی دارد و روی یونیکس، ویندوز و مک کار می‌کند.

• قابل حمل (پرتابل): پایتون می‌تواند روی طیف وسیعی از پلتفرم‌های سخت‌افزاری اجرا شود و همه آن‌ها رابط کاربری یکسانی دارند.

مثال پایتون

به برنامه ساده پایتون زیر نگاهی بیندازید:

a = int(input("Enter value for a"))
b = int(input("Enter value for b"))

print("The number you have entered for a is ", a)
print("The number you have entered for b is ", b)

در مثال ما، دو متغیر "a" و "b" را در نظر گرفته‌ایم و مقداری را به این متغیرها اختصاص داده‌ایم. توجه داشته باشید که در پایتون نیازی نیست نوع داده متغیرها را به صراحت اعلام کنیم، زیرا ماشین مجازی پایتون (PVM) نوع داده را بر اساس ورودی کاربر تخصیص می‌دهد.

• تابع ()input برای دریافت ورودی از کاربر از طریق صفحه‌کلید استفاده می‌شود.

• در پایتون، نوع برگشتی ()input فقط رشته است، بنابراین ما باید آن را به طور صریح به نوع داده‌ای که نیاز داریم تبدیل کنیم. در مثال خود، ما آن را با استفاده از تابع ()int به صراحت به نوع int تبدیل کرده‌ایم.

• تابع ()print برای نمایش خروجی استفاده می‌شود.

خروجی

در هنگام اجرا، این کد پایتون خروجی زیر را تولید می‌کند:

Enter value for a 10
Enter value for b 20

The number you have entered for a is 10
The number you have entered for b is 20

++C چیست؟

++C یک زبان برنامه‌نویسی با نوع‌دهی ایستا، کامپایل‌شونده، چندپارادایمی و همه‌منظوره با منحنی یادگیری تند (دشوار) است. بازی‌های ویدئویی، برنامه‌های دسکتاپ و سیستم‌های نهفته به طور گسترده‌ای از آن استفاده می‌کنند. ++C به قدری با زبان C سازگار است که می‌تواند تقریباً تمام کدهای منبع C را بدون هیچ تغییری بیلد کند. برنامه‌نویسی شیءگرا، ++C را به زبانی با ساختار بهتر و امن‌تر از C تبدیل می‌کند.

ویژگی‌ها

بیایید برخی از ویژگی‌های ++C و دلیل محبوبیت آن را بررسی کنیم.

• زبان سطح میانی: این زبان در دسته زبان‌های سطح میانی قرار می‌گیرد، زیرا می‌توان از آن هم برای توسعه سیستم‌ها و هم برنامه‌های مصرف‌کننده در مقیاس بزرگ مانند مدیا پلیرها، فتوشاپ، موتورهای بازی و غیره استفاده کرد.

• سرعت اجرا: کد ++C به سرعت اجرا می‌شود. زیرا این زبان کامپایل می‌شود و از رویه‌ها به صورت گسترده استفاده می‌کند. زباله‌روب، نوع‌دهی پویا و سایر ویژگی‌های مدرن باعث کندی اجرای برنامه می‌شوند.

• زبان شیءگرا: برنامه‌نویسی شیءگرا انعطاف‌پذیر و قابل مدیریت است. ساخت برنامه‌های بزرگ در آن امکان‌پذیر است. رشد کدها، مدیریت کدهای رویه‌ای را دشوارتر می‌کند که این مورد مزیت اصلی ++C نسبت به C است.

• پشتیبانی از کتابخانه‌های گسترده: ++C دارای یک کتابخانه وسیع است. کتابخانه‌های شخص ثالث برای توسعه سریع پشتیبانی می‌شوند.

مثال ++C

بیایید سینتکس ++C را از طریق مثالی که در زیر نوشته شده است، درک کنیم.

#include
using namespace std;

int main() {
   int a, b;
   cout << "Enter The value for variable a \n";
   cin >> a;
   cout << "Enter The value for variable b";
   cin >> b;
   cout << "The value of a is "<< a << "and" << b;
   return 0;
}

در مثال ما، ورودی دو متغیر "a" و "b" را از کاربر از طریق صفحه‌کلید دریافت می‌کنیم و داده‌ها را روی کنسول نمایش می‌دهیم.

خروجی

در هنگام اجرا، خروجی زیر تولید خواهد شد:

Enter The value for variable a
10
Enter The value for variable b
20
The value of a is 10 and 20

مقایسه بین پایتون و ++C در جنبه‌های مختلف

هم پایتون و هم ++C از محبوب‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی هستند. هر دوی آن‌ها مزایا و معایب خاص خود را دارند. در این آموزش، ما نگاه دقیق‌تری به ویژگی‌های شخصیتی آن‌ها می‌اندازیم که آن‌ها را از یکدیگر متمایز می‌کند.

کامپایل‌شونده در مقابل مفسری

مانند C، ++C نیز یک زبان مبتنی بر کامپایلر است. یک کامپایلر کل کد را به کد زبان ماشین ترجمه می‌کند که مخصوص سیستم‌عامل مورد استفاده و معماری پردازنده است.

پایتون یک زبان مبتنی بر مفسر است. مفسر، کد منبع را خط به خط اجرا می‌کند.

چندپلتفرمی (Cross platform)

زمانی که یک کد منبع ++C مانند hello.cpp روی لینوکس کامپایل می‌شود، فقط می‌تواند روی هر کامپیوتر دیگری با سیستم‌عامل لینوکس اجرا شود. در صورتی که نیاز باشد روی سیستم‌عامل دیگری اجرا شود، باید مجدداً کامپایل شود.

مفسر پایتون کد کامپایل‌شده تولید نمی‌کند. کد منبع هر بار که روی هر سیستم‌عاملی اجرا می‌شود، بدون هیچ‌گونه تغییر یا مراحل اضافی به بایت‌کد تبدیل می‌گردد.

قابلیت حمل (Portability)

کد پایتون به راحتی از یک سیستم‌عامل به سیستم‌عامل دیگر قابل حمل است. کد ++C قابل حمل نیست، زیرا در صورت تغییر سیستم‌عامل باید دوباره کامپایل شود.

سرعت توسعه

برنامه ++C به کد ماشین کامپایل می‌شود. در نتیجه، اجرای آن سریع‌تر از زبان‌های مبتنی بر مفسر است.

مفسر پایتون کد ماشین تولید نمی‌کند. تبدیل بایت‌کد میانی به زبان ماشین در هر بار اجرای برنامه انجام می‌شود.

اگر قرار است برنامه‌ای به طور مکرر استفاده شود، ++C کارآمدتر از پایتون است.

یادگیری آسان

در مقایسه با ++C، پایتون سینتکس ساده‌تری دارد. کد آن خواناتر است. نوشتن کد ++C در ابتدا به دلیل قوانین پیچیده سینتکس، مانند استفاده از آکولاد و نقطه‌ویرگول برای پایان دادن به جملات، دلهره‌آور به نظر می‌رسد.

پایتون از آکولاد برای نشانه‌گذاری یک بلوک از دستورات استفاده نمی‌کند. در عوض، از تورفتگی بهره می‌برد. دستوراتی با سطح تورفتگی مشابه، یک بلوک را تشکیل می‌دهند. این امر باعث می‌شود برنامه پایتون خواناتر باشد.

نوع‌دهی ایستا در مقابل پویا

++C یک زبان با نوع‌دهی ایستا است. نوع متغیرها برای ذخیره داده‌ها باید در ابتدا اعلان شوند. متغیرهای اعلان نشده را نمی‌توان استفاده کرد. زمانی که یک متغیر به عنوان نوع خاصی اعلان شود، فقط مقداری از همان نوع می‌تواند در آن ذخیره گردد.

پایتون یک زبان با نوع‌دهی پویا است. این زبان نیازی ندارد که متغیر قبل از اختصاص دادن مقدار به آن، اعلان شود. از آنجایی که یک متغیر می‌تواند هر نوع داده‌ای را در خود ذخیره کند، به آن نوع‌دهی پویا می‌گویند.

مفاهیم شیءگرایی (OOP)

هم ++C و هم پایتون مفاهیم برنامه‌نویسی شیءگرا را پیاده‌سازی می‌کنند. ++C به تئوری برنامه‌نویسی شیءگرا نزدیک‌تر از پایتون است. ++C از مفهوم کپسوله‌سازی داده‌ها پشتیبانی می‌کند زیرا قابلیت مشاهده متغیرها را می‌توان به عنوان عمومی، خصوصی و محافظت‌شده تعریف کرد.

پایتون امکان تعریف قابلیت مشاهده را ندارد. برخلاف ++C، پایتون از سربارگذاری متد پشتیبانی نمی‌کند. از آنجا که این زبان نوع‌دهی پویا دارد، تمام متدها به طور پیش‌فرض دارای ماهیت چندریختی هستند.

در واقع ++C افزونه‌ای از C است. می‌توان گفت که کلمات کلیدی اضافی در C اضافه شده‌اند تا از OOP پشتیبانی کند. بنابراین، ما می‌توانیم یک برنامه رویه‌گرای مشابه C را در ++C بنویسیم.

پایتون یک زبان کاملاً شیءگرا است. مدل داده‌های پایتون به گونه‌ای است که، حتی اگر بتوانید رویکرد رویه‌گرا را اتخاذ کنید، پایتون در داخل از روش‌شناسی شیءگرا استفاده می‌کند.

زباله‌روبی (Garbage Collection)

++C از مفهوم اشاره‌گرها استفاده می‌کند. حافظه استفاده‌نشده در یک برنامه ++C به طور خودکار پاک نمی‌شود. در ++C، فرآیند زباله‌روبی به صورت دستی انجام می‌پذیرد. از این رو، یک برنامه ++C احتمالاً با رفتارهای استثنایی مرتبط با حافظه مواجه خواهد شد.

پایتون مکانیزمی برای زباله‌روبی خودکار دارد. در نتیجه، برنامه‌های پایتون پایدارتر و کمتر در معرض خطرات مربوط به حافظه هستند.

حوزه‌های کاربرد

از آنجا که برنامه‌های ++C به طور مستقیم به کد ماشین کامپایل می‌شوند، برای برنامه‌نویسی سیستم، نوشتن درایورهای دستگاه، سیستم‌های نهفته و ابزارهای سیستم‌عامل مناسب‌تر هستند.

برنامه‌های پایتون برای برنامه‌نویسی کاربردی مناسب هستند. حوزه اصلی کاربرد آن امروزه علم داده، یادگیری ماشین، توسعه API و غیره است.

تفاوت بین پایتون و ++C

جدول زیر تفاوت‌های بین پایتون و ++C را خلاصه می‌کند: