Чтобы понять, почему C++ занимает столь особое положение, необходимо обратиться к истории — не столько к хронологии событий, сколько к логике проблем, которые язык был призван решить. В конце 1970-х годов мир программирования существенно отличался от современного. Компьютеры были дорогими, их вычислительные мощности — скромными по нынешним меркам, а программное обеспечение создавалось относительно небольшими командами для решения конкретных задач. Доминирующим языком для системного программирования был C, созданный в начале того десятилетия Деннисом Ритчи в исследовательском подразделении Bell Labs компании AT&T. Язык C обладал замечательными достоинствами: он позволял программисту работать почти на уровне машины, контролируя, как именно данные располагаются в памяти и какие операции выполняет процессор, но при этом оставался достаточно выразительным, чтобы не приходилось писать каждую программу на языке ассемблера. Операционная система Unix, написанная преимущественно на C, демонстрировала, что на этом языке можно создавать серьёзные, долгоживущие системы.

Однако у C имелось ограничение, которое становилось всё более болезненным по мере того, как программные проекты росли в масштабе. Язык не предоставлял средств для организации кода в единицы более высокого уровня, чем функция. Функция — это именованный блок кода, который выполняет определённую задачу, и программа на C представляет собой, по существу, набор функций, работающих с общими данными. Пока функций десять или двадцать, удержать в голове их взаимосвязи несложно. Когда их сотни или тысячи, ситуация меняется качественно. Представьте библиотеку, где все книги лежат на одном огромном столе без какой-либо системы организации. Десять книг найти легко. Сотню — уже затруднительно. Десять тысяч превращают библиотеку в хаос, где поиск нужной книги занимает больше времени, чем её чтение. Программистам требовались полки, разделы, каталоги — способы группировать связанные части кода так, чтобы сложность оставалась управляемой.

Такие способы существовали — в других языках. Simula, разработанная в Норвегии в 1960-х годах, ввела понятие класса: шаблона, описывающего категорию объектов с определёнными свойствами и поведением. Класс можно сравнить с понятием биологического вида или философской категории. Когда мы говорим «собака», мы не имеем в виду какую-то конкретную собаку — мы описываем абстрактное понятие, включающее определённые характеристики и возможности. Конкретный пёс Барбос — это экземпляр этой категории, её реализация в материальном мире. Simula позволяла программисту определять такие категории (классы) и создавать их экземпляры (объекты), что делало структуру программы гораздо более прозрачной. Проблема заключалась в том, что Simula была медленной — слишком медленной для многих практических задач. Возникала дилемма: либо скорость C, либо организационные возможности Simula. Совместить и то, и другое казалось невозможным.

Бьярне Страуструп, молодой датский информатик, работавший в конце 1970-х в той же Bell Labs, где был создан C, оказался именно тем человеком, который нашёл выход из этой дилеммы. Его задачей было моделирование распределённых систем — сетей, в которых множество компьютеров обмениваются информацией. Такое моделирование естественно укладывалось в объектную парадигму: каждый узел сети можно представить как объект, каждое сообщение — как другой объект, взаимодействия между узлами — как обмен сообщениями между объектами. Страуструп знал Simula по своей докторской работе в Кембридже и видел, насколько этот подход облегчает работу со сложными системами. Но скорость Simula делала её непригодной для реальных задач.

Решение Страуструпа состояло в том, чтобы взять C как основу — с его скоростью и близостью к машине — и добавить к нему возможности Simula, реализовав их так, чтобы использование этих возможностей не влекло потерь производительности, если только программист сам не решит ими воспользоваться. Этот принцип — «вы не платите за то, чем не пользуетесь» — стал одним из краеугольных камней философии C++. Первая версия, созданная в 1979 году, называлась прямолинейно: «C with Classes», то есть «C с классами». Название исчерпывающе описывало суть: это был тот же C, к которому добавили механизм классов. Постепенно появлялись новые возможности — виртуальные функции, перегрузка операторов, ссылки, позднее шаблоны — и в 1983 году язык получил имя, под которым известен сегодня. C++ — это программистская шутка: в языке C оператор ++ означает «увеличить на единицу», так что C++ — это, буквально, «C, увеличенный на единицу», следующий шаг после C.

Страуструп не ставил целью создать теоретически безупречный язык, удовлетворяющий критериям академической красоты. Он создавал практичный инструмент для решения реальных проблем, и эта прагматическая установка определила многие особенности C++. Язык допускает разные стили программирования, потому что разные задачи требуют разных подходов. Язык сохраняет совместимость с C, потому что существовавший код на C представлял огромную ценность, которую нельзя было просто отбросить. Язык позволяет делать опасные вещи — напрямую работать с памятью, обходить проверки типов — потому что иногда опасные вещи необходимы для достижения нужной производительности или для взаимодействия с аппаратурой.

Теперь, когда исторический контекст очерчен, можно обратиться к тому, как устроен сам язык и как происходит работа с ним. Программа на C++ существует изначально в виде текстовых файлов — исходного кода, который пишет программист. Эти файлы бывают двух основных типов: файлы реализации с расширением .cpp (или иногда .cc, .cxx) содержат собственно код, описывающий, что и как программа делает; заголовочные файлы с расширением .h или .hpp содержат объявления — описания того, что существует в программе, без подробностей реализации. Это разделение может показаться избыточным, но оно служит важной организационной цели. Заголовочный файл — это своего рода публичный контракт: он сообщает, какие классы и функции доступны и как их использовать, не раскрывая внутреннюю кухню. Файл реализации — это та самая внутренняя кухня. Такое разделение позволяет менять способ работы программы, не затрагивая её внешний интерфейс, и даёт возможность разным частям большого проекта развиваться относительно независимо друг от друга.

Исходный код, написанный программистом, машина выполнять не может — процессор понимает только последовательности чисел, представляющих машинные команды. Перевод исходного кода на язык машины выполняет специальная программа — компилятор. Компилятор читает файлы исходного кода, проверяет их на различные ошибки — синтаксические, логические, связанные с типами данных — и, если ошибок не обнаружено, генерирует исполняемый файл, который уже можно запустить. Для C++ существует несколько широко используемых компиляторов: GCC (его C++-версия называется g++), Clang, Microsoft Visual C++. Они различаются в деталях, но все реализуют единый стандарт языка.

Современные компиляторы делают гораздо больше, чем простой механический перевод. Они выполняют сложнейшие оптимизации, преобразуя код программиста в максимально эффективные машинные инструкции. Программист может писать ясный, структурированный код, а компилятор позаботится о том, чтобы этот код работал быстро. Это разделение труда между человеком и машиной — одно из ключевых достижений современного C++: не нужно жертвовать читаемостью ради производительности.

Центральным понятием C++ является класс. Класс — это определение категории объектов: какие данные они содержат (называемые полями или атрибутами) и какие операции они умеют выполнять (называемые методами или функциями-членами). Объект — это конкретный экземпляр класса, существующий в памяти компьютера в определённый момент времени. Можно определить класс «Книга» с полями «название», «автор», «количество страниц» и методами вроде «открыть на странице», «перелистнуть». Затем можно создать сколько угодно объектов этого класса — конкретных книг, каждая со своими значениями полей, но все с одинаковой структурой и набором операций.

Сила этой абстракции в том, что она позволяет думать о программе в терминах сущностей и их взаимодействий, а не в терминах голой последовательности инструкций. Вместо «сначала выполнить такую-то операцию с такими-то данными, затем другую операцию с другими данными» можно думать «объект-отправитель передаёт сообщение объекту-получателю, который в ответ выполняет действие». Это ближе к тому, как люди думают о мире вне программирования, и потому программы, построенные таким образом, часто легче понимать и модифицировать.

Шаблоны (templates) — ещё одна мощная возможность C++, позволяющая писать код, который работает с разными типами данных. Рассмотрим простую задачу: найти максимум из двух значений. Логика одинакова для целых чисел, для дробных чисел, для строк — сравнить два значения и вернуть большее. Без шаблонов пришлось бы писать отдельную функцию для каждого типа данных, дублируя по существу одинаковый код. С шаблонами можно написать функцию один раз, оставив тип данных параметром, который будет уточнён при использовании. Когда такой шаблон применяется к целым числам, компилятор автоматически создаёт версию для целых чисел; когда к строкам — версию для строк. Вся эта генерация происходит на этапе компиляции, так что в работающей программе нет никаких накладных расходов на «универсальность» — код столь же быстр, как если бы был написан вручную для каждого типа.

Стандартная библиотека C++ интенсивно использует шаблоны. Контейнеры — структуры данных для хранения коллекций элементов — реализованы как шаблонные классы. std::vector, динамический массив, способный расти по мере добавления элементов, может хранить целые числа, строки, объекты пользовательских классов — любой тип, который подставляется в качестве параметра шаблона. Алгоритмы сортировки, поиска, трансформации реализованы как шаблонные функции, работающие с любыми подходящими контейнерами. Это даёт высокую степень повторного использования кода без ущерба для производительности.

Особого внимания заслуживает идиома под названием RAII — аббревиатура от Resource Acquisition Is Initialization, что можно приблизительно перевести как «получение ресурса есть инициализация». Название неуклюжее, но идея элегантна и глубока, и она стала одной из определяющих характеристик программирования на C++. Программы работают с ресурсами: выделяют память для хранения данных, открывают файлы, устанавливают сетевые соединения. Каждый ресурс нужно получить перед использованием и освободить после, иначе возникают проблемы. Незакрытый файл может оставаться заблокированным для других программ. Невозвращённая память постепенно накапливается, и в конце концов программа исчерпывает доступные ресурсы — это называется утечкой памяти.

В языке C вся ответственность за своевременное освобождение ресурсов лежит на программисте. Выделил память — не забудь вернуть. Открыл файл — не забудь закрыть. Когда код между получением и освобождением прост, это не проблема. Но код редко бывает прост: условные переходы, циклы, обработка ошибок создают множество путей выполнения, и на каждом из них нужно помнить об освобождении всех полученных ресурсов. Это огромное поле для ошибок, и такие ошибки — одни из самых коварных: программа может работать почти правильно, лишь понемногу «подтекая», пока не упадёт в самый неподходящий момент.

RAII решает проблему изящно: ресурс привязывается к объекту. Когда объект создаётся, его конструктор — специальная функция, вызываемая при создании — получает необходимый ресурс. Когда объект прекращает существование, его деструктор — функция, вызываемая при уничтожении — автоматически освобождает ресурс. Программисту не нужно помнить об освобождении: язык гарантирует, что деструктор будет вызван, когда объект выйдет из области видимости или будет удалён. Это похоже на библиотечный абонемент, где возврат книги происходит автоматически, когда заканчивается срок — забыть невозможно, система сама позаботится.

Умные указатели — std::unique_ptr и std::shared_ptr — представляют собой применение RAII к управлению динамически выделенной памятью. Обычный указатель в C++ — это просто адрес в памяти, число, указывающее, где хранятся данные. Он ничего не знает о владении, о том, кто отвечает за освобождение памяти по этому адресу. Умный указатель — это объект, который содержит обычный указатель, но добавляет к нему семантику владения. std::unique_ptr выражает единоличное владение: когда unique_ptr уничтожается, память освобождается. std::shared_ptr допускает совместное владение несколькими указателями: память освобождается, когда уничтожается последний из них. Использование умных указателей вместо обычных делает утечки памяти существенно менее вероятными, сохраняя при этом полный контроль над тем, когда и как память выделяется.

Чтобы всё сказанное обрело конкретность, рассмотрим небольшую программу — тот самый пример, который был приведён в начале:

#include #include int main() {std::vector nums = {1, 2, 3};int sum = 0;for (int n : nums) {sum += n;}std::cout << "Sum: " << sum << std::endl;}

Первые две строки начинаются с #include — это директивы препроцессора, инструкции, которые выполняются до собственно компиляции. Они говорят: включить в программу содержимое файлов iostream и vector из стандартной библиотеки. iostream предоставляет средства для ввода и вывода — в частности, объект std::cout для вывода текста. vector предоставляет шаблонный класс динамического массива. Это похоже на указание в начале кулинарного рецепта, какие инструменты понадобятся: прежде чем описывать приготовление, автор сообщает, что потребуется миксер и мерный стакан.

Строка int main() объявляет функцию с именем main, которая возвращает целое число (int — сокращение от integer). Функция main особая: с неё начинается выполнение программы, это точка входа. Фигурные скобки { и } обозначают границы тела функции — всё, что между ними, принадлежит main и выполняется при её вызове.

Строка std::vector nums = {1, 2, 3}; делает несколько вещей одновременно. std::vector — это тип: вектор, хранящий целые числа. Префикс std:: указывает, что vector принадлежит стандартному пространству имён — это механизм организации, предотвращающий конфликты имён в больших программах. Угловые скобки содержат аргумент шаблона, уточняющий, что именно будет хранить вектор. nums — имя переменной, её можно было назвать как угодно. Знак равенства и фигурные скобки {1, 2, 3} — это инициализация: вектор создаётся сразу с тремя элементами.

Следующая строка int sum = 0; проще: объявляется целочисленная переменная sum и инициализируется значением ноль. Она будет накапливать сумму элементов вектора.

Конструкция for (int n : nums) { ... } — это цикл по диапазону, относительно новая синтаксическая возможность C++. Она читается почти как естественный язык: «для каждого целого числа n в коллекции nums выполнить то, что в фигурных скобках». При каждой итерации переменная n последовательно принимает значения элементов вектора: сначала 1, затем 2, затем 3.

Строка sum += n; прибавляет текущее значение n к переменной sum. Оператор += — сокращённая запись для sum = sum + n. После трёх итераций цикла sum будет содержать 6 — сумму чисел 1, 2 и 3.

Наконец, std::cout << "Sum: " << sum << std::endl; выводит результат. std::cout — это объект, представляющий стандартный поток вывода, обычно консоль или терминал. Оператор << направляет данные в этот поток: сначала строку текста "Sum: ", затем значение переменной sum, затем std::endl — символ конца строки, переводящий курсор на новую строку.

Эта программа, при всей её краткости, демонстрирует несколько характерных черт современного C++. Использование стандартной библиотеки — vector и iostream — избавляет от необходимости реализовывать базовые вещи вручную. Шаблоны — vector параметризован типом int — обеспечивают типобезопасность и производительность. RAII работает незаметно: вектор автоматически управляет памятью для своих элементов, выделяя её при создании и освобождая при уничтожении, программисту не нужно об этом заботиться. Современный синтаксис — инициализация списком, цикл по диапазону — делает код выразительным и читаемым. При этом компилятор превратит всё это в эффективный машинный код, работающий с минимальными накладными расходами.

Теперь можно вернуться к более широкой картине и увидеть, какое место C++ занимает в ландшафте языков программирования. Языки можно расположить вдоль спектра между двумя полюсами. На одном — языки, максимально близкие к машине: ассемблер, где каждая инструкция соответствует одной команде процессора. Программист имеет полный контроль, но код громоздок и непереносим — программа для одного типа процессора не будет работать на другом. На противоположном полюсе — языки высокого уровня абстракции: Python, JavaScript, Ruby. Программист работает с удобными конструкциями, не думая о том, как данные хранятся в памяти или сколько тактов процессора займёт операция. Взамен он отдаёт контроль: как именно код выполняется, решает интерпретатор или виртуальная машина, и результат обычно медленнее, чем у низкоуровневых языков.

C++ занимает необычную позицию: он способен работать на обоих концах спектра. Программист может спуститься до уровня отдельных байтов памяти, когда это требуется — при написании драйверов устройств, при оптимизации критичных участков кода, при взаимодействии с аппаратурой. Но он же может подняться до высокоуровневых абстракций — классов с наследованием и полиморфизмом, шаблонов, лямбда-функций, контейнеров и алгоритмов стандартной библиотеки. Эта амбивалентность — одновременно и главное достоинство языка, и источник его сложности.

Области, где C++ доминирует, объединяет требование к производительности, которое не удовлетворяется языками более высокого уровня. Игровой движок должен рендерить шестьдесят кадров в секунду, что оставляет около шестнадцати миллисекунд на каждый кадр — за это время нужно просчитать физику, выполнить логику искусственного интеллекта, подготовить графику к отображению. Система высокочастотной торговли должна реагировать на изменения рынка за микросекунды — тысячные доли миллисекунды, — потому что в этом бизнесе тот, кто медленнее на микросекунду, проигрывает. Браузер должен разбирать и отображать сложные веб-страницы без заметных для пользователя задержек, при том что страницы эти могут содержать тысячи элементов и десятки встроенных скриптов. Во всех этих случаях C++ позволяет достичь нужной скорости, сохраняя при этом структурированный, поддерживаемый код — не монолитный блок машинных инструкций, а осмысленную архитектуру из классов, модулей, компонентов.

Программирование на C++ требует определённой ментальной модели, отличающейся от моделей других языков. Программист должен осознавать, что происходит «под капотом» — не на уровне каждой машинной команды, но на уровне принципов. Когда создаётся объект, программист понимает, где в памяти он располагается: на стеке, если это локальная переменная, или в куче, если выделен динамически. Когда вызывается виртуальная функция, программист знает, что происходит дополнительный уровень косвенности для определения, какую именно функцию вызвать. Это понимание не обязательно для написания работающего кода — современные абстракции C++ позволяют многое делать, не задумываясь о деталях, — но оно необходимо для написания эффективного кода и для диагностики проблем, когда что-то идёт не так.

C++ сегодня — не тот язык, который Страуструп создал в 1983 году. Язык эволюционировал через серию стандартов. C++98 закрепил первоначальный облик. C++11 — стандарт, принятый в 2011 году после долгих лет работы — принёс революционные изменения: умные указатели в стандартной библиотеке, лямбда-функции (анонимные функции, определяемые прямо в месте использования), семантику перемещения (эффективную передачу владения ресурсами), современный синтаксис инициализации, автоматический вывод типов. Последующие стандарты — C++14, C++17, C++20, C++23 — продолжали добавлять возможности, делающие код безопаснее, выразительнее и удобнее для написания.

При этом язык сохраняет обратную совместимость: код, написанный тридцать или даже сорок лет назад, в подавляющем большинстве случаев компилируется и работает в современных компиляторах без изменений. Это и благословение, и бремя. Благословение — потому что накопленные за десятилетия инвестиции в существующий код не обесцениваются, потому что можно постепенно модернизировать старые проекты, смешивая старый и новый стили. Бремя — потому что язык несёт груз исторических решений, которые сегодня были бы приняты иначе, потому что существует множество способов сделать одно и то же, и не все они одинаково хороши.

Сложность C++ стала притчей во языцех в программистском сообществе. Существует шутка, что никто не знает C++ полностью, включая его создателя. Это преувеличение, но оно указывает на реальность: язык огромен, его спецификация занимает полторы тысячи страниц, а взаимодействие различных возможностей порождает тонкости, в которых легко запутаться. Знание того, какие возможности языка использовать в какой ситуации и каких избегать, приходит с опытом и требует не только понимания синтаксиса, но и суждения, вкуса, чувства стиля. Это цена, которую приходится платить за мощь и гибкость инструмента.

Тем не менее, несмотря на сложность — а отчасти и благодаря ей, — C++ продолжает оставаться одним из наиболее востребованных языков. Не только для поддержки унаследованного кода, хотя этого кода действительно много, но и для новых проектов там, где его достоинства критичны. Пока существуют задачи, требующие максимальной производительности без отказа от высокоуровневой организации кода, C++ будет сохранять свою нишу. Это не самый простой язык для изучения и не самый безопасный для использования, но для определённого класса задач он остаётся непревзойдённым инструментом — инструментом, который, подобно скальпелю хирурга, опасен в неумелых руках, но незаменим для тех, кто владеет им профессионально.

В общем, как я не старался, но все равно поломал почти все при переключении. Сейчас движок практически полностью работает на новой кодобазе ядра (и под работает я имею ввиду компилируется под платформы и запускается). Есть шероховатости, дебажу потихоньку. Например, после переключения на метаклассы, выстрелило то, чего я боялся в старой кодобазе - а именно нарушилась очередь создания объектов, в результате чего объект мог запросить метаинформацию раньше, чем она была создана в ядре (что любопытно, поймать это удалось только в gcc).

Но это поправил, хоть и не совсем, как мне кажется, красиво и видимо все-таки нужно будет в следующем обновлении ядра (начало след. года, видимо) подумать про глобальную сущность, которая будет хранить все ранние делегаты, чтобы вызывать их не из глобальной части кода, а после того, как все шаблоны раскрылись и инициализировались во всех модулях. И дергать из функции инициализации уже.

Миграция все еще в процессе и займет довольно продолжительное кол-во времени. Благо в начале Февраля начинается отпуск. Там, думаю, дела пойдут веселее и в Марте переключусь уже непосредственно на графоний, чтобы не отставать от намеченного плана.

Речь идёт не столько о соревнованиях, сколько о развитии мышления и навыков работы с задачами, где нет готового алгоритма и очевидного ответа.

Что подразумевается под олимпиадным программированием

В олимпиадном программировании школьнику предлагают задачу с чёткими ограничениями по времени и памяти — и на этом инструкции заканчиваются. Нужно самостоятельно понять условие, выделить главное, придумать способ решения и реализовать его в коде.
Здесь почти не проверяют знание синтаксиса. Гораздо важнее умение рассуждать, искать закономерности и доводить мысль до рабочего результата.

Почему чаще всего используется C++

C++ стал основным языком олимпиад по вполне практичным причинам. Он работает быстро, позволяет эффективно использовать ресурсы и подходит для реализации сложных алгоритмов. Именно поэтому его используют на большинстве школьных и региональных соревнований.

Есть и дополнительный эффект: изучая C++, школьник начинает лучше понимать, как устроены программы на базовом уровне. Это даёт прочную основу для дальнейшего обучения, независимо от того, какой язык будет выбран позже.

Это про код или всё-таки про мышление

Формально олимпиадное программирование связано с кодом. Но если смотреть глубже, это в первую очередь тренировка мышления.

Работа с такими задачами учит внимательно читать условия, не пугаться объёма информации, пробовать разные подходы и спокойно относиться к ошибкам. Постепенно появляется привычка анализировать ситуацию и искать оптимальное решение, а не первое пришедшее в голову.

Поэтому олимпиадное программирование нередко оказывается полезным даже тем, кто не планирует связывать будущее с ИТ.

Что это даёт школьнику на практике

Через некоторое время регулярных занятий становится заметно, что задачи «на подумать» перестают вызывать страх. Школьник увереннее рассуждает, быстрее видит суть проблемы и спокойнее относится к тому, что решение не всегда получается с первой попытки.

Когда имеет смысл начинать

Чаще всего к олимпиадному программированию приходят в средней школе, когда появляется интерес к логическим задачам и желание разбираться глубже. Однако возраст здесь не является решающим фактором.

Гораздо важнее, чтобы обучение не превращалось в гонку за результатами. Олимпиадное программирование работает лучше всего как долгосрочная практика, а не как краткосрочная подготовка.

Почему это направление остаётся востребованным

Интерес к олимпиадному программированию растёт не только из-за поступления в вузы. Важнее то, что школьники получают редкий образовательный опыт — умение самостоятельно разбираться в сложных задачах и находить решения без подсказок.

Это тот навык, который остаётся с человеком надолго и оказывается полезным далеко за пределами школьных олимпиад.

Касательно структур, решил сделать чуть иначе, чем в концепт-коде, приведенном в пред. посте: Relict Engine: Начало сезона 2026
Вместо некрасивого нагромождения различных скобок в шаблоне (который еще и очень не нравится IDE, несмотря на то, что стандарт допускает такое использование) вынес их отдельно. Теперь это выглядит вот так: