دنیای برنامه‌نویسی پر از زبان‌های مختلف است. زبان‌هایی که هر کدام کاربردها، مزایا و طرفداران مختص خودشان را دارند. اما برای کسی که می‌خواهد یادگیری برنامه‌نویسی را شروع کند، انتخاب زبان برنامه‌نویسی مناسب همیشه یک چالش بزرگ است.
انتخاب زبان برنامه‌نویسی مناسب به عوامل مختلفی بستگی دارد. به‌عبارت‌دیگر نمی‌شود به‌طور قطع گفت یک زبان برنامه‌نویسی خوب است یا بد. بلکه شخص علاقه‌مند به برنامه‌نویسی، باید با توجه به هدف، علاقه و انگیزه‌ی خودش، با تحقیق و جستجو، زبان برنامه‌نویسی مناسب را انتخاب کند.
در این مقاله به مقایسه جامع دو زبان برنامه‌نویسی محبوب و پرطرفدار پایتون و ++C پرداخته شده است.
آنچه در این نوشته خواهیم داشت
زبان برنامه‌نویسی ++C چیست؟
زبان ++C یک زبان برنامه‌نویسی است که از سال ۱۹۷۹ وارد دنیای برنامه‌نویسی شد. این زبان برای سال‌های زیادی یک زبان برنامه‌نویسی محبوب بوده است، چرا که برای برنامه‌نویسی و توسعه انواع نرم‌افزارهای مختلف قابل استفاده است. در ابتدا نام این زبان C with classes بود. چون ++C به عنوان افزونه‌ای برای زبان C معرفی شده بود که امکانات کلاس را داشت. اما بعد از مدتی نام ++C به عنوان نام رسمی این زبان انتخاب شد.
یک ویژگی مهم ++C این است که یک زبان برنامه‌نویسی میانی است؛ یعنی ویژگی‌های زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا و پایین را همزمان داراست. این ویژگی به برنامه‌نویسان این امکان را می‌دهد که به طور همزمان از ویژگی‌های سطح بالا برای سهولت در نوشتن کد و از ویژگی‌های سطح پایین برای کنترل دقیق‌تر بر منابع سیستم استفاده کنند.
زبان برنامه‌نویسی پایتون چیست؟
پایتون یک زبان برنامه‌نویسی است که گوئیدو ون روسوم در سال ۱۹۹۱ آن را معرفی کرد. پایتون یک زبان برنامه‌نویسی شیءگرا و سطح بالا است و یکی از ساده‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی برای یادگیری است و به نحوی به زبان شبه کد نزدیک است.
نسخه پایتون 2.0 در اکتبر ۲۰۰۰ منتشر شد که ویژگی‌های جدیدی مانند مدیریت حافظه به آن افزوده شد. پایتون به طور گسترده در حوزه‌های هوش مصنوعی، یادگیری ماشین، تحلیل داده، آمار و غیره استفاده می‌شود. به همین دلیل در سال‌های اخیر محبوبیت آن به‌شدت افزایش یافته است. نمودار زیر از گوگل ترندز برداشته شده است که نشان‌دهنده محبوبیت بالای زبان پایتون است.
ویژگی زبان ++C
برنامه نویسی سطح متوسط
++C یک زبان برنامه‌نویسی سطح متوسط است که از ویژگی‌های سطح پایین (low-level) نیز پشتیبانی می‌کند. این ویژگی، زبان ++C را برای برنامه‌نویسانی که به مدیریت مستقیم سخت‌افزار نیاز دارند، مناسب می‌کند.
نشانگر (Pointers)
++C از نشانگرها برای مدیریت حافظه استفاده می‌کند. نشانگر این امکان را به برنامه‌نویسان می‌دهد که به صورت مستقیم کنترل دقیقی بر منابع حافظه داشته باشند.
شیءگرایی
++C یک زبان شیءگرا است، که به برنامه‌نویسان اجازه می‌دهد که از اصول شیءگرایی مانند ارث‌بری استفاده کنند.
بیشتر بخوانید: “مفهوم شی‌گرایی به زبان ساده“
کتابخانه‌های استاندارد
++C دارای کتابخانه‌های استاندارد است که برنامه‌نویسان می‌توانند از آن‌ها برای انجام وظایف مختلف مانند مدیریت ورودی/خروجی، رشته‌ها، الگوریتم‌های مختلف و … استفاده کنند.
ویژگی زبان پایتون
سینتکس خوانا و ساده
پایتون با سینتکس خوانا که شبیه به زبان انگلیسی است، برنامه‌نویسی را برای برنامه‌نویسان آسان می‌کند.
شیءگرا و فانکشنال
پایتون یک زبان شیءگرا است. همچنین پایتون از برنامه‌نویسی فانکشنال پشتیبانی می‌کند. برنامه‌نویسی فانکشنال یک رویکرد در برنامه‌نویسی است که بر توابع (عملیات‌های خاص) متمرکز است. در این رویکرد، توابع به عنوان ابزار اصلی برنامه‌نویسی محسوب می‌شوند. برنامه‌نویسی فانکشنال تاکید دارد که برنامه‌نویسان باید توابع را به شکل ساده و قابل فهم تعریف کنند و از آن‌ها برای حل مسائل بزرگ‌تر استفاده کنند. در این سبک برنامه‌نویسی کدها خواناتر، قابل نگهداری‌تر، و درک و تست آن ساده‌تر است.
در مقاله “برنامه نویسی فانکشنال در پایتون: ساده، جامع و کاربردی” به‌طور کامل درباره برنامه‌نویسی فانکشنال صحبت شده است.
پشتیبانی از ماشین لرنینگ و هوش مصنوعی
پایتون در حوزه‌های یادگیری ماشین و هوش مصنوعی کاربرد بسیاری دارد و کتابخانه‌های متنوعی برای این منظور در زبان پایتون تعریف شده است.
زبان چندمنظوره
پایتون به عنوان یک زبان عمومی و پرکاربرد در زمینه‌های مختلفی از توسعه نرم‌افزار تا توسعه وب، اتوماسیون، هوش مصنوعی و… از آن استفاده می‌شود.
پشتیبانی از مدیریت حافظه خودکار
مدیریت حافظه در پایتون به‌طور خودکار انجام می‌شود و برنامه‌نویسان نیازی به مدیریت جزئیات حافظه به صورت دستی ندارند.
کاربرد زبان ++C
توسعه بازی
از ++C برای ساخت بازی‌های ویدئویی با پیچیدگی‌های گرافیکی و سه‌بعدی استفاده می‌شود. این زبان به برنامه‌نویسان امکان می‌دهد تا با استفاده از امکانات شبکه چند لایه، بازی‌های با کیفیت و پرسرعت را توسعه دهند.
ساخت کامپایلر
از آن‌جایی که زبان برنامه‌نویسی ++C، زبانی است که ویژگی‌های زبان‌های سطح پایین را هم دارد، به برنامه‌نویسان این امکان را می‌دهد که به صورت مستقیم با جزئیات سخت‌افزارها مثل حافظه، رجیسترها، و واحدهای مختلف الکترونیکی ارتباط برقرار کنند.
به همین دلیل یکی دیگر از کاربردهای زبان ++C ساخت کامپایلر برای سایر زبان‌های برنامه‌نویسی است. این کامپایلرها وظیفه تبدیل کد منبع برنامه به کد قابل اجرا بر روی سخت‌افزار را دارند.
توسعه نرم‌افزار
++C برای توسعه برنامه‌های نرم‌افزاری پیچیده هم به کار می‌رود. نرم‌افزارهای معروفی مانند Adobe Photoshop، Spotify و YouTube در بخش‌هایی از برنامه از این زبان برای اجزای مختلف خود استفاده کرده‌اند. قدرت و کارایی ++C این امکان را فراهم می‌کند تا برنامه‌هایی با عملکرد سریع توسعه داده شوند.
توسعه سامانه‌های نهفته (Embedded Systems)
++C برای تولید سیستم‌های نهفته مورد استفاده قرار می‌گیرد. این سیستم‌ها در دستگاه‌های مختلفی مانند ساعت‌های هوشمند، دستگاه‌های پزشکی، ابزارهای IoT و سایر دستگاه‌ها استفاده می‌شوند.
کاربرد زبان پایتون
هوش مصنوعی و یادگیری ماشین
پایتون به عنوان یک زبان برنامه‌نویسی بسیار قدرتمند در زمینه هوش مصنوعی و یادگیری ماشین استفاده می‌شود. برنامه‌نویسان با استفاده از کتابخانه‌های پایتون، مدل‌های پیچیده یادگیری ماشین را می‌سازند و آن‌ها را آموزش می‌دهند. از مدل‌های یادگیری ماشین در زمینه‌های مختلف مانند تشخیص تصویر، ترجمه ماشینی، پیش‌بینی داده‌ها، و بسیاری از وظایف دیگر، استفاده می‌شود.
توسعه وب
پایتون در توسعه وب نیز زبان محبوبی است. فریمورکهایی مانند Django و Flask به برنامه‌نویسان پایتون این امکان را می‌دهند تا با سرعت بالا و با حجم کد بهینه، وب‌سایت‌های پویا و قدرتمند را ایجاد کنند.
بیشتر بخوانید: “پایتون حتی برای طراحی وبسایت!“
توسعه نرم‌افزار
پایتون به عنوان یک زبان پشتیبان در توسعه نرم‌افزارها استفاده می‌شود. برای مثال، برنامه‌نویسان Dropbox از پایتون در توسعه نرم‌افزار Desktop خود استفاده کرده‌اند. این زبان به دلیل خوانایی بالای کد و سهولت در توسعه، به عنوان یک زبان مورد اعتماد و آسان برای پروژه‌های نرم‌افزاری استفاده می‌شود.
رباتیک و اتوماسیون
در زمینه رباتیک، پایتون به عنوان یک زبان کاربردی برای اتوماسیون فرآیندهای رباتیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. از آنجا که پایتون زبانی خوانا و سطح بالاست، توسعه و نگهداری ربات‌ها و فرآیندهای اتوماتیک در این زبان بسیار راحت‌تر انجام می‌شود.
مقایسه پایتون و ++C از جنبه‌های مختلف
۱. سهولت و آسانی
- ++C: زبان ++C نسبت به پایتون پیچیده‌تر است. سینتکس ++C در مقایسه با پایتون پیچیده‌تر و دارای قوانینی است که برنامه‌نویسان باید به آن پایبند باشند.
- پایتون: پایتون به عنوان یک زبان ساده شناخته شده است. سینتکس ساده و آسان پایتون باعث می‌شود تا برنامه‌نویسان زمان کمتری برای یادگیری آن صرف کنند. علاوه‌براین کدهای زبان پایتون در مقایسه با ++C خواناتر و کوتاه‌تر هستند.
۲. سرعت
- ++C: زبان ++C به دلیل استفاده از داده‌های استاتیک (Static Typing)، سرعت بالاتری دارد. داده‌های استاتیک به کامپایلر این امکان را می‌دهد که در مرحله کامپایل کردن کد، بهینه‌سازی‌های خاصی را اعمال کند که منجر به اجرای سریع‌تر کد می‌شود.
- پایتون: پایتون نسبت به ++C کندتر است. دلیل این کندی این است که پایتون از داده‌های پویا (Dynamic Typing) پشتیبانی می‌کند. همچنین از مفسر (Interpreter) برای اجرای برنامه‌ها استفاده می‌کند که منجر به کاهش سرعت نسبت به زبان‌های کامپایل شده می‌شود.
۳. مدیریت حافظه
- ++C: در ++C، مدیریت حافظه به صورت دستی انجام می‌شود، به این معنا که برنامه‌نویس باید به صورت دستی حافظه را اختصاص دهد و آن را آزاد کند. این موضوع باعث می‌شود که ++C به خطاهای حافظه‌ای مانند memory leaks (نشت حافظه) حساس باشد.
- پایتون: در پایتون، مدیریت حافظه به صورت خودکار انجام می‌شود. به عبارت دیگر، پایتون یک garbage collector دارد که به صورت خودکار اشیاءی که دیگر نیازی به آن‌ها نیست را شناسایی کرده و حافظه مرتبط با آن‌ها را آزاد می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که برنامه‌نویسان نگران مدیریت حافظه نباشند.
۴. تعریف متغیر
- ++C: در برنامه‌نویسی ++C برای تعریف یک متغیر، نیاز است نوع آن داده مانند عدد صحیح، عدد اعشاری، رشته و غیره تعیین شود.
- پایتون: در پایتون، نیازی به تعیین نوع داده متغیرها نیست. پایتون به صورت خودکار نوع داده مرتبط با هر متغیر را تشخیص می‌دهد.
۵. کاربرد
- ++C: سی پلاس پلاس برای برنامه‌نویسی در سطح سخت‌افزار (hardware-level coding) انتخاب مناسبی است. به همین دلیل، این زبان برنامه‌نویسی به طور گسترده در ساخت سیستم‌های نهفته (embedded systems) مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- پایتون: از طرف دیگر پایتون به طور گسترده در فناوری‌هایی مانند یادگیری ماشین، هوش مصنوعی و سایر حوزه‌های پیشرفته مرتبط با علوم داده مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه‌براین از پایتون به عنوان یک زبان برنامه‌نویسی محبوب در توسعه بک اند (back-end development) نیز استفاده می‌شود.
۶. سازگاری با سیستم‌عامل‌ها
- ++C: به دلیل نزدیکی به سخت‌افزار و سطح پایین بودن، در اکثر سیستم‌عامل‌ها (Windows، macOS، Linux، و حتی سیستم‌های نهفته) عملکرد فوق‌العاده‌ای دارد.
- پایتون: قابلیت اجرا بر روی تمام سیستم‌عامل‌های مدرن را دارد اما گاهی نیاز به مفسر یا تنظیمات اضافی دارد.
۷. پشتیبانی از کتابخانه‌ها و ابزارها
- ++C: دارای کتابخانه‌های استاندارد قدرتمند و فریمورکهایی برای توسعه گرافیک، بازی، و سیستم‌های پیچیده است. اما معمولاً کار با آن‌ها نیازمند دانش فنی بیشتری است.
- پایتون: تعداد زیادی کتابخانه آماده مثل NumPy، TensorFlow، Pandas برای حوزه‌هایی مثل علم داده و هوش مصنوعی دارد که استفاده از آن‌ها بسیار آسان است.
۸. کاربرد در پروژه‌های موازی و چندرشته‌ای (Multithreading)
- ++C: مدیریت رشته‌ها و پردازش موازی در آن انعطاف‌پذیری بیشتری دارد و برای پروژه‌های سنگین (مثل سرورها) عالی است.
- پایتون: پردازش موازی به دلیل وجود Global Interpreter Lock (GIL) محدودیت‌هایی دارد، اما همچنان برای پروژه‌های سبک‌تر و غیرحساس مناسب است.
۹. مقیاس‌پذیری پروژه‌ها
- ++C: به دلیل ساختار دقیق و مدیریت منابع، برای پروژه‌های بسیار بزرگ و پیچیده مناسب‌تر است.
- پایتون: برای پروژه‌های کوچک و سریع‌الاجرا انتخاب بهتری است، اما در پروژه‌های بسیار بزرگ ممکن است با مشکلات کارایی و مدیریت روبرو شود.
۱۰. حجم کد و پیچیدگی سینتکس
- ++C: معمولاً نیازمند نوشتن کدهای طولانی‌تر با جزئیات دقیق است، که ممکن است زمان بیشتری بگیرد.
- پایتون: با سینتکس ساده و خوانا، حجم کد را به شدت کاهش می‌دهد و توسعه سریع‌تر پیش می‌رود.
۱۱. پشتیبانی از یادگیری ماشین و هوش مصنوعی
- پایتون: به دلیل داشتن کتابخانه‌هایی مثل Scikit-learn و PyTorch، انتخاب اول برای توسعه هوش مصنوعی است.
- ++C: اگرچه سریع‌تر است، اما کتابخانه‌های کمتری برای این حوزه دارد و توسعه در آن زمان‌برتر است.
۱۲. نحوه مدیریت خطا
- ++C: خطاها معمولاً در زمان کامپایل مشخص می‌شوند، که برای جلوگیری از مشکلات زمان اجرا مفید است. اما مدیریت استثناها (Exceptions) نسبت به پایتون پیچیده‌تر است.
- پایتون: به دلیل ماهیت تفسیری، خطاها در زمان اجرا مشخص می‌شوند، که ممکن است برای مبتدیان راحت‌تر باشد اما در پروژه‌های بزرگ‌تر خطرناک‌تر است.
۱۳. نحوه دیباگ کردن کدها
- ++C: ابزارهای دیباگ قدرتمندتری مثل GDB دارد، اما نیازمند دانش عمیق‌تری است.
- پایتون: به دلیل ساده بودن ساختار و خطاهای خوانا، دیباگ کردن سریع‌تر و راحت‌تر انجام می‌شود.
۱۴. پشتیبانی از جامعه توسعه‌دهندگان
- پایتون: جامعه بزرگ‌تری دارد و منابع آموزشی، انجمن‌ها، و کمک‌های آنلاین بیشتری برای آن موجود است.
- ++C: جامعه کوچکتری دارد، اما معمولاً متخصصان با دانش عمیق در آن فعال هستند.
۱۵. پشتیبانی از زبان‌های دیگر (Interoperability)
- ++C: به دلیل ساختار نزدیک به سخت‌افزار، امکان ادغام با دیگر زبان‌ها و سیستم‌ها را دارد.
- پایتون: میتواند به سادگی با ++C یا C از طریق ابزارهایی مثل Cython و SWIG ترکیب شود.
۱۶. پایداری و نگهداری کد
- پایتون: خواناتر است و نگهداری کد در تیم‌های بزرگ ساده‌تر است.
- ++C: اگرچه قدرت و کارایی بیشتری دارد، نگهداری کد پیچیده‌تر و زمان‌برتر است.
| ویژگی | ++C | پایتون |
|---|---|---|
| سهولت و آسانی | سینتکس پیچیده‌تر؛ یادگیری زمان‌بر | سینتکس ساده و خوانا؛ یادگیری سریع‌تر |
| سرعت | سریع‌تر به دلیل کامپایل شدن و داده‌های استاتیک | کندتر به دلیل مفسری بودن و داده‌های پویا |
| مدیریت حافظه | دستی؛ مستعد نشت حافظه | خودکار؛ با استفاده از Garbage Collector |
| تعریف متغیر | نیاز به تعریف نوع داده | نوع داده به صورت خودکار شناسایی می‌شود |
| کاربرد | مناسب برای سیستم‌های نهفته و سخت‌افزار | مناسب برای هوش مصنوعی، علم داده، و توسعه بک‌اند |
| سازگاری با سیستم‌عامل‌ها | اجرا در اکثر سیستم‌ها از جمله سیستم‌های نهفته | نیازمند مفسر؛ سازگاری با تمام سیستم‌عامل‌های مدرن |
| کتابخانه‌ها و ابزارها | کتابخانه‌های استاندارد برای گرافیک و سیستم‌های پیچیده | تعداد زیادی کتابخانه آماده برای علم داده و هوش مصنوعی |
| پروژه‌های موازی | مدیریت بهتر برای پروژه‌های سنگین | محدودیت‌هایی به دلیل GIL؛ مناسب برای پروژه‌های سبک |
| مقیاس‌پذیری | مناسب برای پروژه‌های بسیار بزرگ و پیچیده | مناسب برای پروژه‌های کوچک و سریع |
| حجم کد | کدهای طولانی‌تر و جزئیات بیشتر | کدهای کوتاه‌تر و توسعه سریع‌تر |
| یادگیری ماشین و هوش مصنوعی | سریع‌تر اما کتابخانه‌های محدود | انتخاب اول برای هوش مصنوعی به دلیل وجود کتابخانه‌های پیشرفته |
| مدیریت خطا | خطاها در زمان کامپایل مشخص می‌شوند؛ مدیریت استثنا پیچیده‌تر | خطاها در زمان اجرا مشخص می‌شوند؛ مدیریت خطا ساده‌تر |
| دیباگ کردن | ابزارهایی مثل GDB؛ نیازمند دانش عمیق‌تر | ساده‌تر به دلیل خطاهای خوانا و ساختار ساده |
| جامعه توسعه‌دهندگان | جامعه کوچک‌تر اما متخصص‌تر | جامعه بزرگ‌تر با منابع آموزشی و کمک‌های بیشتر |
| پشتیبانی از زبان‌های دیگر | امکان ادغام با زبان‌های مختلف به دلیل ساختار نزدیک به سخت‌افزار | ترکیب آسان با زبان‌های دیگر از جمله ++C با ابزارهایی مثل Cython |
| پایداری و نگهداری کد | نگهداری پیچیده‌تر اما قدرت بیشتر | نگهداری ساده‌تر؛ مناسب برای تیم‌های بزرگ |
کلام آخر
در این مقاله دو زبان برنامه‌نویسی محبوب و معروف پایتون و سی پلاس پلاس را مقایسه کردیم. هرکدام از این زبان‌ها برای مقاصد مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در نهایت، انتخاب بین ++C و پایتون به نیازهای خاص پروژه، تجربه برنامه‌نویس، و اولویت‌های عملیاتی بستگی دارد.
اما به‌طورکلی، پایتون در حوزه‌های مرتبط با هوش مصنوعی و توسعه بک اند وب محبوب است، در حالی که ++C بیشتر برای برنامه‌نویسی نرم‌افزارهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اگر به زبان برنامه‌نویسی پایتون و دنیای هوش مصنوعی و ماشین لرنینگ علاقه‌مندید، دوره آموزش پایتون آمانج به‌عنوان الفبای هوش مصنوعی، برای شماست.
دوره تخصصی یادگیری ماشین
در یک دوره آموزشی متخصص یادگیری ماشین شوید.
از یادگیری ماشین می توان در صنایع مختلف با اهداف مختلف استفاده کرد. ماشین لرنینگ باعث افزایش بهره وری در صنایع می شود، به بازاریابی محصول کمک کرده و پیش بینی دقیق فروش را ساده تر می کند. پیش بینی های دقیق پزشکی و تشخیص ها را تسهیل می کند. دقت در قوانین و مدل های مالی را بهبود می بخشد. به سیستم های توصیه گر، الگوریتم های فرا ابتکاری و حرکت ربات ها کمک خواهد کرد. در بحث فروش میتواند محصولات مناسب تری را به مشتری پیشنهاد دهد( با کمک به تقسیم بندی بهتر و پیش بینی دقیق طول عمر محصولات ) و ...
استفاده از سیستم های ماشین لرنینگ می تواند تا حد زیادی حجم کاری ما را کاهش دهد. به خصوص کارهایی که نیاز به آنالیز حجم عظیمی از داده و تصمیم گیری بر اساس این داده ها را دارد بسیار تسهیل می کند. سیستم های مبتنی بر ماشین لرنینگ ظرفیت انجام کار صد نفر را همزمان دارد و تنها به کمک ماشین ها می توان بدون صرف وقت و انرژی زیاد، کارهای سنگین را انجام داده و در عین حال پول و درآمد بیشتری کسب کرد. ماشین لرنینگ با خودکارسازی فرایندها و صرفه جویی در زمان، به ما کمک می کند تا بتوانیم زمان و انرژی خود را بر تصمیم گیری های پیچیده تری متمرکز کنیم.
ادامه...