C# vs. C++: cosa c'è al centro?

Nel mondo frenetico e in evoluzione dell'ingegneria del software, diversi linguaggi di programmazione sono in lizza per guadagnarsi un posto nel settore. Tuttavia, lingue diverse utilizzano paradigmi diversi e tendono ad avere lunghe liste di pro e contro, rendendo i confronti diretti tra loro difficili e inconcludenti.

Alcuni linguaggi, tuttavia, hanno sintassi e focus simili, quindi ha senso confrontarli fianco a fianco. In questo articolo esaminiamo la differenza tra C++ e C# e confrontiamo questi prolifici linguaggi di programmazione.

Una breve storia di C# e C++

Negli anni '70, mentre l'informatico danese Bjarne Stroustrup lavorava alla sua tesi di dottorato, voleva usare Simula, il primo linguaggio di programmazione orientato agli oggetti. Ma Simula si è rivelata troppo lenta, quindi Stroustrup ha deciso di utilizzare C, che era, e alcuni direbbero che lo è ancora, il linguaggio di programmazione più veloce.

Dopo la sua esperienza con Simula, Stroustrup iniziò a sviluppare un linguaggio orientato agli oggetti basato sul C e nel 1985 il C++ fu reso disponibile al pubblico.

Ha deciso di rendere C++ "il più vicino possibile al C, ma non più vicino", il che significa che l'adozione non sarebbe un ostacolo. Poiché tutte le librerie C erano automaticamente disponibili per l'uso, molti dei migliori sviluppatori C sono stati in grado di passare a C++ basandosi sulle loro conoscenze esistenti.

Sfortunatamente, l'innata somiglianza con C era anche uno dei punti più deboli del C++, poiché entrambi i linguaggi richiedevano curve di apprendimento ripide ed erano difficili da padroneggiare, il che rendeva la codifica una sfida per gli sviluppatori inesperti.

Questo è stato uno dei motivi principali alla base della decisione di Sun Microsystems di creare Java a metà degli anni '90. Java aveva una sintassi simile a C++, ma semplificava i costrutti del linguaggio e riduceva le possibilità di errori non intenzionali. Il team Java, guidato da James Gosling, ha ottenuto questo risultato principalmente eliminando la compatibilità con le versioni precedenti con C.

Nel 2002, Microsoft ha rilasciato C# come concorrente diretto di Java. Come linguaggio alternativo, C# condivide una certa sintassi con Java ma ha più funzionalità. Sia C# che C++ sono stati notevolmente migliorati dal loro rilascio.

Linguaggi di programmazione orientati agli oggetti con un avvertimento

Quando è apparso il C++, la maggior parte dei linguaggi di programmazione era orientata alle procedure.

Nei linguaggi di programmazione procedurale, un programma è organizzato in unità più piccole, chiamate procedure. Ogni procedura corrisponde a un'azione comune che viene utilizzata successivamente (chiamata da) in un'unità più grande.

Nei linguaggi orientati agli oggetti, le procedure sono raggruppate attorno agli oggetti su cui vengono eseguite. Un oggetto è un'unità logica che contiene uno stato.

C# è un linguaggio completamente orientato agli oggetti, mentre C++ è un linguaggio che può combinare codice procedurale e orientato agli oggetti.

Somiglianze tra C# e C++

Entrambi i linguaggi sono orientati agli oggetti e basati su C. Inoltre, C# si basa su C++, il che li rende abbastanza simili. Coloro che non parlano correntemente nessuna delle due lingue potrebbero facilmente scambiare l'una per l'altra dando un'occhiata al codice.

Entrambe le lingue presentano tratti che si trovano comunemente nei linguaggi orientati agli oggetti, tra cui:

• Incapsulamento. Il codice è organizzato in gruppi logici, chiamati classi.
• Dati nascosti. Parti di dati e codice sono privati, il che significa che è possibile accedervi solo dall'interno di una classe.
• Eredità. La funzionalità della classe condivisa può essere organizzata in una classe comune ereditata dalle classi derivate e quindi evitare la duplicazione del codice.
• Polimorfismo. Il codice è in grado di influenzare un oggetto della classe base ma si comporta in modo diverso per classi derivate diverse.

Differenze tra C# e C++

Alcune potenti funzionalità di C++ sono difficili da comprendere e possono causare errori di programmazione. Queste funzionalità sono state intenzionalmente omesse in Java e successivamente in C#:

• Eredità multipla. Le classi derivate ereditano più classi di base. Invece di questa funzionalità, C# ha introdotto le classi base senza implementazione. Tali classi sono chiamate interfacce in C#.
• Puntatori. Mentre i puntatori possono essere usati in C#, il codice che usa i puntatori deve essere contrassegnato come "non sicuro". Questa pratica è altamente sconsigliata e vengono invece utilizzati riferimenti.
• Perdita di precisione. C# non consente la perdita di precisione a causa della conversione di tipo implicita. Se la precisione sta per essere persa, è necessaria una conversione esplicita.

Gestione della memoria

Forse la differenza più cruciale tra C# e C++ è la gestione della memoria.

In C, la memoria dinamica (cioè l'allocazione della memoria non è nota in anticipo) viene allocata usando la funzione malloc e deallocata usando free . I programmatori dovevano gestire la memoria manualmente. Di conseguenza, le perdite di memoria erano errori comuni nel codice C.

La gestione della memoria in C++ è migliorata, poiché la memoria viene gestita in modo semiautomatico. Gli oggetti chiamati "puntatori intelligenti" possono essere utilizzati in modo che i programmatori non debbano deallocare manualmente la memoria. Tuttavia, esistono alcuni casi limite (riferimenti circolari) in cui i puntatori intelligenti non sono sufficienti per prevenire perdite di memoria.

C# usa un Garbage Collector (GC), che dealloca automaticamente la memoria non più utilizzata. Anche se questo può sembrare l'ideale, a volte GC rende difficile deallocare un oggetto che contiene risorse di sistema diverse dalla memoria (ad esempio, handle di file o connessioni TCP). In tal caso, può verificarsi un fenomeno noto come "perdita di risorse" e il programmatore deve deallocare manualmente l'oggetto che contiene le risorse. In queste rare situazioni, la deallocazione in C# diventa più complicata rispetto a C++, poiché la distruzione di oggetti in C# non è deterministica.

Compilazione: binari e bytecode

C++ viene compilato immediatamente nel codice binario della macchina. C# viene compilato in bytecode che viene successivamente compilato in codice binario macchina da .NET. (In precedenza ".NET Core", .NET è il moderno sostituto multipiattaforma di Microsoft per il framework .NET originale.)

Sebbene C++ offra un vantaggio in termini di prestazioni in questi diversi approcci alla compilazione, C# dispone di una potente funzionalità denominata "riflessione", che consente la creazione di istanze di oggetti e il richiamo di metodi con le informazioni raccolte in fase di esecuzione. Ad esempio, si può chiamare un metodo con il suo nome, sebbene quel metodo non fosse disponibile durante la fase di compilazione. C++ non può avere riflessione, per definizione, poiché viene compilato immediatamente. C++ ha invece informazioni sul tipo di runtime (RTTI). Questa è una funzionalità molto meno potente perché viene utilizzata solo per i tipi con funzioni virtuali.

C++ ha anche modelli sotto forma di codice che genera in fase di compilazione a seconda dei tipi di variabili. Invece di modelli, C# ha generici. I generici non vengono risolti in fase di compilazione, ma in fase di esecuzione. In quanto tali, i modelli sono più veloci dei generici. D'altra parte, i generici non richiedono memoria aggiuntiva per ogni nuovo tipo di variabile.

Confronto delle caratteristiche

C# vs. C++: quale lingua è migliore?

Quando si tratta di velocità ed efficienza della memoria, C++ è il chiaro vincitore. Tuttavia, se una buona libreria C# è prontamente disponibile ma non tale libreria è disponibile per C++, C# potrebbe in definitiva fornire una soluzione più veloce e l'implementazione di C++ potrebbe risultare più lenta.

Lo sviluppo è in genere più veloce in C#. Se l'applicazione non esegue attività critiche in termini di tempo, ha senso scegliere il linguaggio più semplice e meno soggetto a errori.

Tradizionalmente, C++ era la scelta giusta per un ambiente non Windows, ma le cose sono cambiate quando Microsoft ha iniziato a incoraggiare le implementazioni open source di .NET. Lo stesso bytecode C# può essere eseguito praticamente su qualsiasi piattaforma, il che lo rende il linguaggio preferito quando si tratta di semplificare la portabilità.

A causa della riflessione, C# è la scelta più ragionevole quando si scrivono librerie che devono supportare chiamate di funzioni remote o funzionalità simili che richiedono la generazione di codice utilizzando le informazioni disponibili in fase di esecuzione.

Sebbene entrambi i linguaggi supportino la progettazione modulare, è più difficile da mantenere in C++, che implementa tale funzionalità utilizzando intestazioni progettate in C, un metodo che ora è superato da approcci più moderni. Questo in genere si traduce in un tempo di compilazione di C++ che è significativamente più lungo del tempo di compilazione di C# in bytecode.

C++ è un linguaggio più complicato, quindi i programmatori C++ possono passare più facilmente a C# che viceversa. Ma se il tuo team contiene sviluppatori sia C++ che C#, è possibile mescolare i due linguaggi.

Scegliere la lingua giusta

Se hai bisogno di prestazioni elevate, la risposta è C++ in quasi tutte le situazioni. "Alte prestazioni" si riferisce al codice. Se si utilizzano librerie prontamente disponibili per lavori che richiedono tempo, le prestazioni del codice potrebbero non essere un fattore decisivo.

Se le prestazioni non sono critiche, il tempo di sviluppo è qualcosa da considerare. Se puoi iniziare da zero, sviluppare il tuo progetto in C# è probabilmente la scelta migliore.

Se hai del tempo di sviluppo libero ma le prestazioni non sono critiche, la scelta dipende dalle competenze degli sviluppatori disponibili. Tieni presente che la fluidità dei tuoi sviluppatori potrebbe influire seriamente sulla futura manutenzione del codice. Quando possibile, considera la lingua preferita dal tuo team.