CC BY
35
3. Разработана методика двухканальной фильтрации по методу переключающегося алгоритма с использованием дополнительного нелинейного канала обработки, позволяющего, благодаря применению группового алгоритма фильтрации на основе математического аппарата марковских цепей, обнаруживать момент начала маневра встречного судна и получать достоверные параметры движения маневрирующей цели. Указаны пути повышения информативности существующих САРП с использованием подобного алгоритма.
4. С использованием теории нелинейной интегральной инвариантности получен алгоритм расчета параметров маневра уклонения своего судна от опасно маневрирующей цели. На основе полученного алгоритма, а также разработанных в предыдущих главах модулей анализа ситуаций сближения и обнаружения маневра цели произведен синтез структуры комплексной эргатической системы предупреждения столкновений судов. В качестве объекта установки разработанной системы предложены крупнотоннажные танкера типа "Крым" Новороссийского морского пароходства. Также показано, что математическая модель движения судов этого типа может быть создана на базе уравнения в форме Номото. По данным натурных испытаний т/х "Совнефть" рассчитаны коэффициенты К® их( математической модели, качество которой проверено методами численного моделирования. Результаты моделирования приведены в виде графиков. Создана математическая модель разработанной эргатической системы ЦОС, с помощью которой получена аналитическая зависимость, позволяющая учитывать инерционность объекта управления. Проверка функционирования эргатической системы ПСС. показала достаточную» надежность ее работы в различных режимах и универсальность в решении самых разнообразных задач, связанных с расхождением судов с использованием САРП.
Эта система даст успешные результаты не только морскому флоту Туркменистана, но и другим государствам прикаспийского региона. Предлагаемый способ приведет к дополнительной прибыли от судо- заходов и выходов, от портовых услуг, разгрузочно-погрузочных работ. Кроме того, сокращение времени простоя повысит привлекательность порта для клиентов, что также повлияет на увеличение грузооборота в целом. Реализация проекта позволит обеспечить безопасное прохождение канала в соответствии с международными стандартами и повысить качество охраны окружающей среды.
Список использованной литературы:
1. Кодекс торгового мореплавания Туркменистана город Ашхабад 2008 г. 23 октябрь № 22-Ш.
2. Генеральный план развития Туркменбашинского международного морского порта и Туркменского морского торгового флота до 2020 года. www.turkmenmartitime.gov.tm
©Гурбанова Г., Шаназаров А., Ишанкулыев Х., 2023
Овечкина Анастасия Игоревна,
Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова
г. Москва, РФ
СРАВНЕНИЕ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ С++ И С# Аннотация
В статье дается сравнение двух языков программирования: C++ и C#. Анализируются особенности и назначения языков. Рассматриваются возможности и скорость работы языков.
Выделяются критерии и производится сравнительный анализ по каждому из них. В результате исследования выделены специфики C++ и C#, вследствие чего данная статья будет интересна как начинающим программистам, так и опытным разработчикам.
Ключевые слова
C++, C#, объектно-ориентированное программирование, процедурное программирование, обобщенное программирование, функциональное программирование, низкоуровневый язык
программирования, высокоуровневый язык программирования, производительность языка программирования, разработка программного обеспечения
Ovechkina Anastasiia Igorevna,
Plekhanov Russian University of Economics
Moscow, Russia
COMPARISON OF C++ AND C# PROGRAMMING LANGUAGES
Abstract
The article compares two programming languages: C++ and C#. The features and purposes of languages are analyzed. The possibilities and speed of languages are considered. Criteria are identified and a comparative analysis is made for each of them. As a result of the research, the specifics of C++ and C# are highlighted, so this article is interesting for both novice programmers and expert developers.
Keywords
C++, C#, object-oriented programming, procedural programming, general-purpose programming, functional programming, low-level programming language, high-level programming language, programming language performance, software development
В современном мире существует огромное количество языков программирования, из которых применяются около 700, а 20 из них пользуются особой популярностью [1]. Вследствие этого многие начинающие разработчики сталкиваются с проблемой выбора определенного языка для изучения. Ее решение требует углубленного понимания особенностей рассматриваемых языков программирования, их слабых и сильных стороны, областей их применения.
В данной статье приведен анализ и сравнение C++ и C#, входящих в топ-5 рейтинга GitHub PYPL [2], отражающего наиболее популярные языки программирования по поиску учебных материалов. Они располагаются на 4 и 5 местах соответственно, оба являются C-подобными и на первый взгляд кажутся очень похожими. Однако это и представляет интерес для их сравнения. Кроме того, существует ряд работ по данной проблематике, но информация, приведенная в них, очень поверхностная. Один из ярких примеров - статья Ерлыковой М.С., Зайковой Е.А. «Comparison of C++ and C# programming languages», опубликованная в журнале «Молодежь. Общество. Современная наука, техника и инновации» 2018 года (№ 17. P. 29-30. URL: https://elibrary.ru/download/ elibrary_ 35440878_34322030.pdf (дата обращения: 20.04.2023)).
Для того, чтобы описать предметную область исследования и указать основные эволюционные вехи ее развития, рассмотрим историю развития C++ и C#. Язык программирования C++ разработал Бьёрн Страуструп в 1980 году, будучи сотрудником AT&T (American Telephone & Telegraph) Bell Laboratories. Изначально C++ был известен под названием "C с классами" и подразумевался как совокупность усовершенствований для C с целью более простого и приятного написания кода. В нем сохранена совместимость с кодом C и предоставлены его некоторые важные характеристики. На
данный момент, никто не обладает правами на C++, так что он развивается во всех возможных направлениях для большего удобства пользователей. Язык программирования C# был разработан компанией Microsoft в конце 1990-х - начале 2000-х годов группой разработчиков под руководством Скотта Вильтаумота и Андерса Хейлсберга - создателя Turbo Pascal и Delphi. C# стал инструментом для работы с новыми компонентными технологиями Microsoft для обмена сообщениями и данными, а также Internet-приложениями COM+, ASP+, ADO+, SOAP, Biztalk Framework. Сейчас C# позволяет разработчикам создавать разные типы безопасных и надежных приложений, выполняющихся в .NET. Он имеет множество инструментов и библиотек, которые делают его очень гибким и мощным языком программирования для быстрого и эффективного создания высококачественного программного обеспечения. C++ и C# - C-подобные языки, активно развивающиеся в современном мире, однако между ними есть существенная разница.
Дальнейшее сравнение C++ и C# будет проведено по следующим критериям: область применения, парадигма программирования, компиляция, уровень языка программирования, кроссплатформенность, множественное наследование, типизация, синтаксис, производительность, безопасность использования.
Область применения. C++ широко используется для разработки программного обеспечения, включая операционные системы, драйверы устройств, приложения для встраиваемых систем, высокопроизводительные серверы и компьютерные игры. Некоторые известные примеры использования C++: игровые движки Unreal Engine и Unity, GPU-вычисления для криптовалют и глубокого обучения, облачные системы хранения и базы данных. C# используется для разработки веб-приложений с помощью ASP.NET, мобильных приложений на Xamarin, видеоигр на Unity, программ для защиты систем, консольных приложений.
Парадигма программирования. В программировании важен подход к написанию программы, то есть совокупность идей и правил, описывающих стиль кода.
C# - это объектно-ориентированный язык программирования, поддерживающий четыре основных принципа ООП: абстракцию, инкапсуляцию, наследование, полиморфизм. С++ -мультипарадигмальный язык программирования, предлагающий не только объектно-ориентированное программирование, но и процедурное программирование, обобщённое программирование, функциональное программирование.
Компиляция. C++ компилируется сразу в машинный код. Компиляторы .NET транслируют код, написанный на C#, на язык CIL (Common Intermediate Language), который можно рассматривать как "ассемблер" виртуальной машины .NET. JIT-компилятор (Just in time), являющийся частью CLR (Common Language Runtime) - общей среды выполнения программ, написанных на языках .NET, преобразует CIL в машинный код.
Наряду с этим компилятор C++ не выполняет проверку границ массива. При обращении к недопустимому индексу результат выполнения программы будет неверным, но ошибки компиляции, как в C#, не произойдет, что чревато повреждением системы при ошибочном синтаксисе.
Уровень языка программирования. C++ сочетает в себе свойства как высокоуровневых, так и низкоуровневых языков. Он позволяет работать напрямую с ресурсами компьютера, а также подразумевает ручное управление памятью: если программист создает объект, он несет ответственность за его уничтожение после завершения задачи объекта.
C# считается высокоуровневым языком программирования. Управляемые объекты размещаются в управляемой куче (managed heap), откуда они автоматически удаляются сборщиком мусора: разработчик не должен самостоятельно задумываться об освобождении места, когда задача объекта будет завершена. Однако C# предоставляет и возможность написания неуправляемого кода,
напрямую подконтрольного создавшим его программистам: все операции с данными и алгоритмы должны четко определяться. Таким образом, компания Microsoft спроектировала среду CLR так, чтобы приложения могли состоять как из управляемых, так и из неуправляемых компонентов кода.
Кроссплатформенность. C++ - это кроссплатформенный язык программирования, он может использоваться на Linux, Windows, MacOS, iOS, Tizen и многих других платформах. На данный момент, используя различные технологии .NET, на языке C# также можно разрабатывать приложения под Linux, Windows, MacOS, iOS, Android.
Множественное наследование. C++ позволяет реализовывать множественное наследование, когда подкласс имеет два или более родительских класса. Использование множественного наследования требует тщательного проектирования, так как может вызвать неоднозначность. Например, проблема ромба возникает, когда классы B и C наследуют A, а класс D наследует B и C (рис. 1). Если классы A, B и C определяют метод и он будет вызываться классом D, то неясно, какой метод должен быть вызван - метод класса A, B или C. Решение этой проблемы в C++ оставлено на усмотрение
разработчика. В C# множественное наследование не поддерживается.
m
Рисунок 1 - Ромбовидное наследование
Типизация. Хотя C#, как и C++, считается статически типизированным языком программирования, в его последних версиях появились некоторые динамические возможности. В .NET 4.0 была добавлена среда DLR (Dynamic Language Runtime), позволяющая создавать динамические объекты, члены которых выявляются на этапе выполнения программы, и использовать их вместе с объектами со статической типизацией.
Синтаксис. Синтаксис C# проще, чем у C++ (рис. 2). Кроме того, одним из удобств С# является автоматическая подсказка дальнейшего кода из существующего контекста. Это может помочь опытному программисту писать программу быстрее, а начинающему - подсказать возможные варианты кода. Также среда предлагает использовать последние синтаксические нововведения и
собственные решения найденных ошибок.
I Console.WriteLineCripHBeT, мир!");
#include <iostream>
Bgint mainO
Я <
setlocale(LC_ALL, "Russian"); std::cout « "Привет, мир!" « std::endl
}
Рисунок 2 - Примеры синтаксиса C# и C++
Производительность. Под производительностью обычно понимают скорость выполнения программ. Это один из самых главных критериев при сравнении языков программирования. Так как существует большое разнообразие задач и вариантов их реализаций, при оценке скорости могут
возникнуть неоднозначности и противоречия. Именно поэтому производительность - это один из самых сложных критериев.
В C# вычислительные циклы, потраченные на код JIT-компилятора, выделение и освобождение памяти сборщика мусора, требуют дополнительных ресурсов и времени, в отличие от кода на C++, который компилируется непосредственно в машинный код. При этом современный JIT-компилятор оптимизирует код под конкретную платформу, а сборщик мусора предоставляет высокоскоростную службу распределения с хорошим использованием памяти и отсутствием долгосрочных проблем фрагментации, что невозможно автоматизировать на C++.
Кроме того, важно учитывать, что скорость выполнения программы напрямую зависит от квалификации разработчика и качества оптимизации кода, а производительность, оценивающаяся на микроуровне, не определяет производительность на макроуровне и наоборот. Существует слишком много различных факторов, влияющих на конечный результат: сама задача, проблемная область, реализация решения, оборудование и многие другие. В каждой конкретной ситуации необходимо тестировать код на обоих языках для понимания, какой из них может быть наиболее подходящим для достижения поставленной цели.
Однако сейчас мы можем оценить относительную производительность C++ и C#. Для этого на обоих языках программирования реализуем создание массива и листа на 10000 элементов, их заполнение и сортировку (для массива будет использоваться пузырьковая сортировка, для листа -встроенная функция сортировки) и измерим затраченное время в тиках. Для разработки программы, которая легла в основу сравнения производительности, был выбран продукт корпорации Microsoft -Visual Studio 2022. Платформа для написания кода на C# - .NET 7.0. Полученные данные представлены на 3 рисунке: в итоговых строках таблиц для удобства восприятия тики переведены в приближенное значение в миллисекундах.
МАССИВ С++ С# 1лист С++ С#
создание 4 185 создание 21 689
заполнение 221 265 заполнение 32135 927
сортировка 266 2584081 сортировка 13092 5610
всего 491 2584531 всего 45248 7226
~0,05ms ~258ms ~4j5ms ~0,7ms
Рисунок 3 - Скорость работы с массивом и листом на C++ и C#
В результате проведенного исследования и полученных данных можно сделать вывод, что работа с массивом происходит быстрее на языке C++, но затраченное время на создание листа, его заполнение и сортировку суммарно меньше у C#.
Безопасность использования. В ноябре 2022 года Агентство национальной безопасности (АНБ) США выпустило отчёт, в котором указало на то, что широко используемые языки программирования C и C++ дают хакерам больше возможностей для использования эксплойтов - вредоносных программ, эксплуатирующих уязвимости системы. В связи с этим АНБ советует организациям рассмотреть возможность перехода на языки программирования, обеспечивающие защиту памяти, такие как C#, Go, Java, Ruby, Rust и Swift. По мнению экспертов, это поможет предотвратить возникновение определённых типов уязвимостей, связанных с памятью.
Автор языка программирования C++ Бьёрн Страуструп дал официальный ответ на рекомендации АНБ. По его мнению, упомянутые «безопасные» языки программирования на самом деле не превосходят C++ в важных с его точки зрения применениях. В частности, развиваемые в последние годы базовые рекомендации по использованию C++ (C++ Core Guidelines) охватывают методы
безопасного программирования и предписывают разработчикам применение средств, гарантирующих безопасную работу с типами и ресурсами. Например, анализатор Microsoft Visual Studio и его профиль безопасности памяти обеспечивают большую часть поддержки CG сегодня, и любой хороший статический анализатор (например, Clang tidy, который имеет некоторую поддержку CG).
Обобщим выводы по итогам проведения сравнительного анализа. C++ и C# - C-подобные статически типизированные языки программирования общего назначения, поддерживающие объектно-ориентированное программирование и низкоуровневые операции. Также на них можно писать кроссплатформенные приложения, системные приложения, игры. Из этого логично предположить, что C++ и C# действительно очень похожи, но это и усложняет понимание важных различий между ними. В проведенном исследовании были выделены следующие специфики рассматриваемых языков программирования:
1. C++ не ограничивается ООП и предлагает процедурное, обобщённое, функциональное программирование. C# же разрабатывался как объектно-ориентированный язык.
2. C++ изначально предполагает прямую работу с ресурсами компьютера, поэтому особенно эффективен при прямой работе с ресурсами компьютера. Основой программ C# является безопасный режим, однако программа может частично состоять из неуправляемого кода или использовать его.
3. JIT-компилятор C# имеет намного больше возможностей относительно C++ для оптимизации даже при условии затрат на вычислительные циклы.
4. C# устраняет возможные неоднозначности, не поддерживая множественное наследование и реализуя проверку кода на этапе компиляции, что не предлагает C++.
5. Хотя C# считается статически типизированным языком программирования, в нем добавлены варианты использования динамической типизации.
6. Синтаксис C# проще для изучения новичку, чем синтаксис C++.
7. Сравнение производительности C++ и C#, приведенное в данной статье, не показало однозначного превосходства одного из языков программирования. Тем не менее стоит учитывать, что результаты, показанные на конкретном примере реализации работы с массивами и листами, не характеризуют их использование, например, в крупных проектах.
8. Вопрос безопасности использования языка C++ вызывает множество противоречивых мнений.
Таким образом, C++ является более быстрым и легковесным языком для задач, требующих много низкоуровневых операций, таких как управление памятью или системное программирование. При этом его некорректное использование может привести к возникновению уязвимостей системы. C# имеет больше накладных расходов из-за компиляции для среды выполнения .NET, которая добавляет слой между кодом и аппаратным обеспечением. Однако C# имеет преимущество в скорости выделения памяти и оптимизации в целом. Кроме того, C# имеет более простой и современный синтаксис, чем C++, что может повысить производительность разработки, особенно в условиях минимального срока для реализации программы. В конечном итоге выбор языка зависит от задач и предпочтений разработчика. При имеющихся возможностях в конкретных проектах код можно тестировать на обоих языках программирования для понимания, какой из них наиболее подходит для достижения поставленной цели.
Современные возможности настолько безграничны, что освоить практически любой навык можно с изумительной легкостью и в достаточно короткие сроки. Если сравнивать в данном контексте C# и C++, изучение первого займет меньше времени, что делает его доступным вариантом для начинающих разработчиков. C++ требует от пользователя глубокого понимания фундаментальных
вещей: архитектуры компьютера и операционных систем, сетевых технологий и многого другого. Именно поэтому, после C++ изучение других языков становится намного проще и быстрее. Список использованной литературы:
1. TIOBE Index. URL: https://www.tiobe.com/tiobe-index/ (дата обращения: 20.04.2023).
2. PYPL PopularitY of Programming Language. URL: https://pypl.github.io/PYPL.html (дата обращения: 20.04.2023).
3. Канатов А.В., Зуев Е.А. Концепция наследования в современных языках программирования // Труды ИСП РАН. 2015. № 6. URL: https://cybeHeninka.ru/artide/n/kontseptsiya-nasledovaniya-v-sovremennyh-yazykah-programmirovaniya (дата обращения: 20.04.2023).
4. Иванов С.О., Ильин Д.В., Большаков И.Ю. Сравнительное тестирование языков программирования // Вестник ЧГУ. 2017. № 3. URL: https://cybeHeninka.ru/artide/n/sravnitelnoe-testirovanie-yazykov-programmirovaniya (дата обращения: 20.04.2023).
5. Аникин Д.А. Преимущества автоматизированного управления памятью на примере Java HotSpot // Столыпинский вестник. 2022. № 9. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/preimuschestva-avtomatizirovannogo-upravleniya-pamyatyu-na-primere-java-hotspot (дата обращения: 20.04.2023).
6. Третьяков О.А., Федоркевич Е.В. Выбор первого языка для обучения программированию // Мир науки. Педагогика и психология. 2020. № 5. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vybor-pervogo-yazyka-dlya-obucheniya-programmirovaniyu (дата обращения: 20.04.2023).
© Овечкина А.И., 2023
УДК 625
Файзуллина Эльвина Фанилевна
Оренбургский государственный университет Солопова Валентина Александровна
Оренбургский государственный университет
г. Оренбург, РФ
АНАЛИЗ ПРИЧИН АВАРИЙ НА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ Аннотация
В этой статье приводится список смертей пассажиров на основе анализа статистических данных последних данных. Опасные и особо опасные продукты доставляются по железной дороге, где чрезвычайные случаи могут привести к уничтожению токсичными веществами большое количество людей, заражению, засорению местности и причинам аварий.
Ключевые слова
Железные дороги, безопасность, инфраструктура, железнодорожный переезд,
незаконное проникновение
Fayzullina Elvina Fanilevna
Orenburg State University Solopova Valentina Alexandrovna
Orenburg State University Orenburg, Russia
