C# vs. C++: O que está no núcleo?

No mundo acelerado e em evolução da engenharia de software, diferentes linguagens de programação estão competindo para conquistar seu lugar na indústria. No entanto, linguagens diferentes usam paradigmas diferentes e tendem a ter longas listas de prós e contras, tornando as comparações diretas entre elas desafiadoras e inconclusivas.

Algumas linguagens, no entanto, têm sintaxe e foco semelhantes, então faz sentido compará-las lado a lado. Neste artigo, examinamos a diferença entre C++ e C# e comparamos essas linguagens de programação prolíficas.

Uma breve história de C# e C++

Na década de 1970, enquanto o cientista da computação dinamarquês Bjarne Stroustrup trabalhava em sua tese de doutorado, ele queria usar o Simula, a primeira linguagem de programação orientada a objetos. Mas o Simula provou ser muito lento, então Stroustrup decidiu usar C, que era – e alguns diriam que ainda é – a linguagem de programação mais rápida.

Após sua experiência com o Simula, Stroustrup começou a desenvolver uma linguagem orientada a objetos baseada em C e, em 1985, C++ foi disponibilizado ao público.

Ele decidiu tornar o C++ “o mais próximo possível do C, mas não mais próximo”, o que significa que a adoção não seria um obstáculo. Como todas as bibliotecas C estavam automaticamente disponíveis para uso, muitos dos principais desenvolvedores de C puderam mudar para C++ construindo com base em seu conhecimento existente.

Infelizmente, a semelhança inata com C também foi um dos pontos mais fracos de C++, pois ambas as linguagens exigiam curvas de aprendizado íngremes e eram difíceis de dominar, o que tornava a codificação um desafio para desenvolvedores inexperientes.

Essa foi uma das principais razões por trás da decisão da Sun Microsystems de criar o Java em meados dos anos 90. Java tinha uma sintaxe semelhante a C++, mas simplificava as construções de linguagem e reduzia as chances de erros não intencionais. A equipe Java, liderada por James Gosling, conseguiu isso principalmente eliminando a compatibilidade com versões anteriores com C.

Em 2002, a Microsoft lançou o C# como concorrente direto do Java. Como uma linguagem alternativa, C# compartilha alguma sintaxe com Java, mas tem mais recursos. Tanto o C# quanto o C++ foram melhorados significativamente desde seu lançamento.

Linguagens de programação orientadas a objetos com uma ressalva

Quando o C++ apareceu, a maioria das linguagens de programação eram orientadas a procedimentos.

Em linguagens de programação procedurais, um programa é organizado em unidades menores, chamadas de procedimentos. Cada procedimento corresponde a alguma ação comum que é usada posteriormente (chamada de) em uma unidade maior.

Em linguagens orientadas a objetos, os procedimentos são agrupados em torno dos objetos nos quais são executados. Um objeto é uma unidade lógica que contém algum estado.

C# é uma linguagem totalmente orientada a objetos, enquanto C++ é uma linguagem que pode misturar código procedural e orientado a objetos.

Semelhanças entre C# e C++

Ambas as linguagens são orientadas a objetos e baseadas em C. Além disso, C# é baseada em C++, o que as torna bastante semelhantes. Aqueles que não são fluentes em nenhum dos idiomas podem facilmente confundir um com o outro olhando o código.

Ambas as linguagens apresentam características comumente encontradas em linguagens orientadas a objetos, incluindo:

• Encapsulamento. O código é organizado em grupos lógicos, chamados classes.
• Esconder dados. Partes de dados e código são privadas, o que significa que só podem ser acessadas de dentro de uma classe.
• Herança. A funcionalidade de classe compartilhada pode ser organizada em uma classe comum herdada por classes derivadas e, portanto, evita a duplicação de código.
• Polimorfismo. O código é capaz de afetar um objeto da classe base, mas se comporta de maneira diferente para diferentes classes derivadas.

Diferenças entre C# e C++

Alguns recursos poderosos de C++ são difíceis de entender e podem causar erros de programação. Esses recursos foram omitidos intencionalmente em Java e posteriormente em C#:

• Herança múltipla. As classes derivadas herdam várias classes base. Em vez desse recurso, o C# introduziu classes base sem implementação. Essas classes são chamadas de interfaces em C#.
• Ponteiros. Embora os ponteiros possam ser usados ​​em C#, o código que usa ponteiros deve ser marcado como “inseguro”. Esta prática é altamente desencorajada e referências são usadas em seu lugar.
• Perda de precisão. C# não permite perda de precisão por conversão de tipo implícita. Se a precisão estiver prestes a ser perdida, a conversão explícita será necessária.

Gerenciamento de memória

Talvez a diferença mais crucial entre C# e C++ seja o gerenciamento de memória.

Em C, a memória dinâmica (ou seja, a alocação de memória não é conhecida antecipadamente) é alocada usando a função malloc e desalocada usando free . Esperava-se que os programadores gerenciassem a memória manualmente. Como resultado, vazamentos de memória eram erros comuns no código C.

O gerenciamento de memória em C++ foi aprimorado, pois a memória é gerenciada de forma semi-automática. Objetos chamados “ponteiros inteligentes” podem ser usados ​​para que os programadores não precisem desalocar memória manualmente. No entanto, existem alguns casos de borda (referências circulares) em que os ponteiros inteligentes são insuficientes para evitar vazamentos de memória.

C# usa um coletor de lixo (GC), que desaloca automaticamente a memória que não é mais usada. Embora isso possa parecer ideal, às vezes o GC torna desafiador desalocar um objeto que contém outros recursos do sistema além da memória (por exemplo, identificadores de arquivo ou conexões TCP). Nesse caso, pode ocorrer um fenômeno conhecido como “vazamento de recursos”, e o programador deve desalocar manualmente o objeto que contém os recursos. Nessas raras situações, a desalocação em C# se torna mais complicada do que em C++, pois a destruição de objetos em C# não é determinística.

Compilação: Binários vs. Bytecode

C++ é compilado em código binário de máquina imediatamente. C# é compilado em bytecode que é posteriormente compilado em código binário de máquina pelo .NET. (Anteriormente “.NET Core”, .NET é o substituto moderno e multiplataforma da Microsoft para a estrutura .NET original.)

Embora o C++ tenha uma vantagem de desempenho nessas diferentes abordagens de compilação, o C# possui um recurso poderoso chamado “reflection”, que permite a instanciação de objetos e a invocação de métodos com as informações coletadas no tempo de execução. Por exemplo, pode-se chamar um método pelo nome, embora esse método não estivesse disponível durante o tempo de compilação. C++ não pode ter reflexão, por definição, pois é compilado imediatamente. C++ tem informações de tipo de tempo de execução (RTTI) em vez disso. Esse é um recurso muito menos poderoso porque é usado apenas para tipos com funções virtuais.

C++ também possui templates na forma de código que gera em tempo de compilação dependendo dos tipos de variáveis. Em vez de modelos, C# tem genéricos. Os genéricos não são resolvidos em tempo de compilação, mas em tempo de execução. Como tal, os modelos são mais rápidos que os genéricos. Por outro lado, os genéricos não requerem memória adicional para cada novo tipo de variável.

Comparação de recursos

C# vs. C++: Qual linguagem é melhor?

Quando se trata de velocidade e eficiência de memória, o C++ é o vencedor. No entanto, se uma boa biblioteca C# estiver prontamente disponível, mas nenhuma biblioteca estiver disponível para C++, o C# poderá, em última análise, produzir uma solução mais rápida e a implementação do C++ poderá ser mais lenta.

O desenvolvimento geralmente é mais rápido em C#. Se o aplicativo não executar tarefas de tempo crítico, faz sentido escolher a linguagem mais fácil e menos propensa a erros.

Tradicionalmente, C++ era a escolha certa para um ambiente não Windows, mas isso mudou quando a Microsoft começou a incentivar implementações de código aberto do .NET. O mesmo bytecode C# pode ser executado em praticamente qualquer plataforma, o que o torna a linguagem de escolha quando se trata de simplificar a portabilidade.

Devido à reflexão, C# é a escolha mais razoável ao escrever bibliotecas que precisam dar suporte a chamadas de funções remotas ou recursos semelhantes que exigem geração de código usando informações disponíveis em tempo de execução.

Embora ambas as linguagens suportem design modular, é mais difícil manter em C++, que implementa esse recurso usando cabeçalhos projetados em C — um método que agora é superado por abordagens mais modernas. Isso geralmente resulta em um tempo de compilação C++ que é significativamente maior do que o tempo de compilação de C# para bytecode.

C++ é uma linguagem mais complicada, então os programadores de C++ podem mudar mais facilmente para C# do que vice-versa. Mas se sua equipe contiver desenvolvedores C++ e C#, é possível misturar as duas linguagens.

Escolhendo o idioma certo

Se você precisa de alto desempenho, a resposta é C++ em quase todas as situações. “Alto desempenho” refere-se ao código. Se você estiver usando bibliotecas prontamente disponíveis para trabalho de tempo crítico, o desempenho do seu código pode não ser um fator decisivo.

Se o desempenho não for crítico, o tempo de desenvolvimento é algo a ser considerado. Se você pode começar do zero, desenvolver seu projeto em C# é provavelmente a melhor escolha.

Se você tiver algum tempo de desenvolvimento de sobra, mas o desempenho não for crítico, a escolha depende das habilidades dos desenvolvedores disponíveis. Tenha em mente que a fluência de seus desenvolvedores pode afetar seriamente a manutenção futura do código. Sempre que possível, considere o idioma que sua equipe prefere.