C++ in der Praxis: In welchen Branchen wird C++ eingesetzt?

C++ wird seit seiner Einführung vor 37 Jahren umfassend eingesetzt und kommt auch heute noch bei der Entwicklung plattformübergreifender Anwendungen, Gerätefirmware und vielem mehr zum Einsatz. Laut dem TIOBE-Index vom März 2022 ist C++ gemessen an der Zahl qualifizierter Ingenieurinnen und Ingenieure, Kursangebote und Drittanbieter die viertbeliebteste Programmiersprache.

In diesem Beitrag erfahren Sie, was C++ ist, warum die Sprache so beliebt ist und in welchen realen Anwendungsfällen sie zum Einsatz kommt. Außerdem sehen wir uns einige potenzielle Sicherheitsrisiken an, die Sie bei der Entwicklung von C++-Anwendungen berücksichtigen sollten.

Was ist C++?

C++ (oder C plus plus) ist eine universell einsetzbare Programmiersprache für Anwendungen, Spiele, Betriebssysteme, Embedded Systems und viele weitere Arten von Software. Sie wurde in den 1980er-Jahren entwickelt, um die Sprache C zu erweitern – vor allem um Funktionen für die objektorientierte Programmierung. Mit zunehmender Leistungsfähigkeit und Reife der Hardware stieg auch der Bedarf an einem objektorientierten Ansatz für die Anwendungsentwicklung. C++ ermöglichte eine schnellere Anwendungsentwicklung und wurde weithin eingesetzt, weil die Sprache objektorientierte Programmierung mit Geschwindigkeit und Portabilität verband.

Warum C++ verwenden?

Entwicklungsteams entscheiden sich wegen der Leistungsfähigkeit für C++. Als erweiterbare und schlanke Low-Level-Sprache kann C++ auf verschiedenster Hardware und Geräten schnell und zuverlässig ausgeführt werden. Damit eignet sich die Sprache ideal für Anwendungen, die viele Ressourcen benötigen oder auf Hardware mit begrenzten Kapazitäten laufen.

Die 9 wichtigsten Anwendungsfälle für C++

1. Betriebssysteme

C++ ist schnell und bietet eine Reihe von Funktionen auf Systemebene. Damit eignet sich die Sprache ideal für Software, die nah an der Hardware ausgeführt wird. Deshalb sind viele Betriebssysteme, darunter große Teile von Mac OS X und Windows, mit C++ entwickelt.

2. Datenbanken

Leistung ist für hoch skalierbare Datenverwaltungssoftware entscheidend. Daher eignet sich C++ ideal für Datenbanken und wird häufig für die Datenverarbeitung eingesetzt. Zwei der beliebtesten Datenbanklösungen, Postgres und MySQL, sind mit C++ entwickelt.

3. Browser

Moderne Webbrowser müssen komplexe, dynamische Webseiten innerhalb von Millisekunden anzeigen, um eine positive Nutzererfahrung zu bieten. Dafür ist eine leistungsstarke Rendering-Engine erforderlich, die meist in C++ geschrieben ist. Das ist bei Mozilla Firefox, Google Chrome und den meisten anderen modernen Webbrowsern der Fall.

4. Machine-Learning-Tools

Machine-Learning-Tools müssen sehr große Datenmengen schnell und effizient verarbeiten. Deshalb ist eine schnelle Programmiersprache wie C++ unverzichtbar. So ist beispielsweise der Code für die grundlegenden Berechnungen im beliebten ML-Framework TensorFlow in C++ geschrieben.

5. Fintech und Bankwesen

Die beliebtesten Banking-Anwendungen verarbeiten täglich Millionen von Finanztransaktionen. Deshalb eignet sich C++ gut für Backend-Bankensysteme, die zugleich die Compliance-Vorschriften der Finanzbranche einhalten müssen. C++ bietet Funktionen für Multithreading und Nebenläufigkeit, sodass Anwendungen zahlreiche Transaktionen gleichzeitig verarbeiten und dadurch die Latenz reduzieren können.

6. Spieleentwicklung und AR/VR

Für die moderne Spieleentwicklung ist eine hohe Leistung erforderlich, um komplexe 3D-Welten zu rendern und Multiplayer-Netzwerke zu unterstützen. C++ bietet Funktionen zur Low-Level-Ressourcenverwaltung, mit denen Spieleentwicklerinnen und -entwickler die Hardware, auf der ein Spiel läuft, optimal nutzen können.

C++ ist auch eine beliebte Option für die Entwicklung von Augmented-Reality- und Virtual-Reality-Anwendungen (AR/VR), da sehr große Mengen an Sensordaten in Echtzeit verarbeitet werden müssen. Außerdem basieren viele AR/VR-Spiele auf der Unreal Engine, die in C++ geschrieben ist.

7. Embedded Systems und IoT-Geräte

Embedded Systems sind Geräte wie Smartwatches, medizinische Geräte und andere Anlagen, bei denen Hardware und Software zu einer spezialisierten Lösung kombiniert werden. Da die Software gezielt für ein bestimmtes Gerät entwickelt wird, können Entwicklerinnen und Entwickler mit einer Low-Level-Sprache wie C++ Funktionen auf niedriger Ebene aufrufen und die Ressourcennutzung direkt verwalten, um die Hardware optimal auszunutzen.

Wie bei Embedded Systems muss auch die Software für Geräte des Internets der Dinge (IoT) nah an der Hardware ausgeführt werden. Denn IoT verbindet zahlreiche internetfähige Geräte zu einem zentral gesteuerten System. C++ eignet sich ideal für IoT, da dafür leistungsstarke Embedded Systems, schnelle Netzwerkfunktionen und die zügige Verarbeitung großer Datenmengen erforderlich sind. Auch industrielle Maschinensysteme, die Embedded Systems und IoT nutzen, setzen aus diesen Gründen häufig auf C++.

8. GUI-basierte Anwendungen

Das C++-Ökosystem bietet eine Vielzahl von Frameworks für die Entwicklung von Anwendungen mit grafischen Benutzeroberflächen (GUIs). Diese Frameworks oder GUI-Toolkits werden häufig von den jeweiligen Betriebssystemen bereitgestellt, sodass Entwicklerinnen und Entwickler Anwendungen mit nativen Benutzeroberflächen gestalten können. Darüber hinaus gibt es zahlreiche plattformübergreifende GUI-Frameworks, mit denen sich Anwendungen für mehrere Plattformen entwickeln lassen.

9. Cloud- und verteilte Systeme

Cloud-Computing-Systeme müssen nah an der Hardware ausgeführt werden. Damit eignet sich C++ ideal für Cloud-Speicher- und Computing-Lösungen. Die Multithreading-Unterstützung von C++ sorgt für hohe Leistung – ein entscheidender Faktor, um viele Anfragen zu verarbeiten und Load Balancing umzusetzen. C++ ist außerdem sehr portabel, sodass Cloud-Software auf verschiedensten Servern und Cloud-Infrastrukturen ausgeführt werden kann.

Sicherheitsrisiken bei C++

Wie bei jeder Programmiersprache sollten Sie auch bei der Entwicklung von Anwendungen mit C++ einige Aspekte beachten. So bietet der C++-Compiler nicht die Sicherheitsmechanismen, die in den meisten anderen Sprachen vorhanden sind. Daher können Fehler im Low-Level-Code, etwa bei der Speicherverwaltung, leichter in die Produktionsumgebung gelangen und die Anwendung für Angriffe anfällig machen.

Typsicherheit und Validierung sind weitere potenzielle Problemfelder bei C++-Anwendungen. Type Casting ist eine Funktion von C++, mit der Entwicklerinnen und Entwickler einen Ausdruck in einen anderen Typ umwandeln können (z. B. Integer, Boolean oder Zeichen). Dabei können jedoch auch fehlerhafte Daten abgerufen werden. Wenn Eingaben nicht ausreichend validiert werden, kann dies ausnutzbar sein.

Die zunehmende Abhängigkeit der Branche von Open-Source-Software ist ein weiteres potenzielles Risiko, da dadurch Sicherheitslücken in C++-Anwendungen gelangen können. Anders als bei anderen Programmiersprachen verwenden viele C++-Entwicklerinnen und -Entwickler keine standardisierten Verfahren zur Verwaltung von Open-Source-Abhängigkeiten. Dadurch wird es noch schwieriger, Open-Source-Pakete zu identifizieren und potenzielle Sicherheitslücken aufzuspüren.

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Die Snyk Vulnerability Database umfasst jetzt zahlreiche Sicherheitslücken, die in nicht verwalteten C++-Paketen entdeckt wurden. Das ist im C++-Ökosystem besonders wichtig, da viele Entwicklerinnen und Entwickler Open-Source-Pakete zusammen mit dem Anwendungscode bündeln.