C++の活用最前線：C++を使う業界とは？

C++は37年の歴史の中で幅広く利用されてきました。現在も、クロスプラットフォームアプリケーションやデバイスのファームウェアなど、さまざまな開発に使われています。2022年3月のTIOBEインデックスによると、熟練エンジニアの数、コース数、サードパーティベンダーの数を基準に、C++は4番目に人気の高いプログラミング言語です。

この記事では、C++とは何か、なぜ人気があるのかを解説し、実際の活用例をいくつか紹介します。また、C++アプリケーションを開発する際に留意すべきセキュリティ上の懸念点も取り上げます。

C++とは？

C++（シープラスプラス）は、アプリケーション、ゲーム、オペレーティングシステム、組み込みシステムなど、さまざまなソフトウェアに使われる汎用プログラミング言語です。1980年代に、主にオブジェクト指向プログラミング機能を追加してC言語を拡張する目的で開発されました。ハードウェアの性能や容量が向上するにつれて、アプリケーション開発にもオブジェクト指向のアプローチが求められるようになりました。C++により、アプリケーションの高速開発が可能になり、オブジェクト指向プログラミングと速度、移植性を兼ね備えていたことから広く普及しました。

C++を使う理由

開発チームがC++を選ぶ理由は、そのパフォーマンスです。拡張性に優れ、軽量な低水準言語であるC++は、幅広いハードウェアやデバイス上で高速かつ安定して動作します。そのため、リソースを大量に消費するアプリケーションや、ハードウェアの性能に制限がある環境で動作するアプリケーションに最適です。

C++の主な活用例9選

1. オペレーティングシステム

C++は高速で、システムレベルの関数が豊富にそろっているため、ハードウェアに近いレイヤーで動作するソフトウェアの開発に最適です。そのため、Mac OS XやWindowsの大部分を含む、多くのオペレーティングシステムがC++で構築されています。

2. データベース

高いスケーラビリティを持つデータ管理ソフトウェアでは、パフォーマンスが極めて重要です。そのためC++はデータベースに適したプログラミング言語であり、データ処理にも幅広く使われています。代表的なデータベースソリューションであるPostgresとMySQLも、C++で構築されています。

3. ブラウザー

現代のウェブブラウザーは、快適なユーザー体験を提供するため、複雑で動的なウェブページを数ミリ秒で表示する必要があります。これには高性能なレンダリングエンジンが必要で、多くの場合C++で開発されています。Mozilla Firefox、Google Chromeをはじめ、現代のウェブブラウザーの大半がこれに当てはまります。

4. 機械学習ツール

機械学習ツールでは膨大なデータをすばやく効率的に処理する必要があるため、C++のような高速なプログラミング言語が不可欠です。たとえば、人気の機械学習フレームワークTensorFlowの中核となる計算処理は、C++のコードで記述されています。

5. フィンテックと銀行

人気の高い銀行アプリケーションは、毎日数百万件の金融取引を処理します。そのためC++は、金融業界の規制遵守を実現しながら、銀行のバックエンドシステムを構築するのに適しています。C++にはマルチスレッドや並行処理の機能があり、アプリケーションで多数の取引を同時に処理して、レイテンシを抑えることができます。

6. ゲーム開発とAR/VR

現代のゲーム開発では、複雑な3D空間の描画やマルチプレイヤー通信を処理するために高いパフォーマンスが求められます。C++には低水準のリソース操作機能があり、ゲーム開発者はゲームを実行するハードウェアの性能を最大限に引き出せます。

大量のセンサーデータをリアルタイムで処理する必要があるため、C++は拡張現実（AR）や仮想現実（VR）アプリケーションの開発にもよく使われます。また、多くのAR/VRゲームは、C++で記述されたUnreal Engine上に構築されています。

7. 組み込みシステムとIoTデバイス

組み込みシステムとは、スマートウォッチや医療機器など、ハードウェアとソフトウェアを組み合わせて特定の用途に特化したデバイスです。特定のデバイス向けに設計されたソフトウェアでは、C++のような低水準言語を使うことで、開発者は低水準の関数を呼び出し、リソース使用量を直接管理して、ハードウェアの性能を最大限に引き出せます。

組み込みシステムと同様に、モノのインターネット（IoT）デバイスのソフトウェアも、ハードウェアに近いレイヤーで動作する必要があります。これは、IoTがインターネットに接続された多数のデバイスを一元管理するシステムに統合するためです。高性能な組み込みシステム、高速なネットワーク機能、大量のデータをすばやく処理する能力が求められるIoTには、C++が最適です。同じ理由から、組み込みシステムとIoTを活用する産業用機械システムにも、C++がよく使われています。

8. GUIベースのアプリ

C++のエコシステムには、グラフィカルユーザーインターフェース（GUI）を備えたアプリケーションを開発するためのフレームワークが数多くあります。これらのフレームワークやGUIツールキットは、各オペレーティングシステムから提供されることが多く、開発者はネイティブのユーザーインターフェースを備えたアプリケーションを設計できます。また、複数のプラットフォームで動作するアプリケーション向けのクロスプラットフォームGUIフレームワークも数多くあります。

9. クラウドと分散システム

クラウドコンピューティングシステムはハードウェアに近いレイヤーで動作する必要があるため、C++はクラウドストレージやコンピューティングソリューションに最適です。C++のマルチスレッド対応は、パフォーマンスの向上に役立ち、多数のリクエストの処理や負荷分散の実装に不可欠です。また、C++は移植性に優れているため、さまざまなサーバーやクラウドベースのインフラストラクチャでクラウドソフトウェアを実行できます。

C++のセキュリティ上の懸念

どのプログラミング言語でも同様ですが、C++でアプリケーションを開発する際に留意すべき点があります。たとえば、C++コンパイラーには他の多くの言語に備わっている安全策がなく、メモリ管理に関する低水準コードのミスが本番環境に入り込みやすく、アプリケーションが攻撃にさらされるおそれがあります。

C++アプリケーションでは、型安全性と検証も懸念事項です。型キャストは、式を別の型（整数、ブール値、文字など）に変換できるC++の機能です。しかし、誤ったデータの取得につながる可能性もあり、開発者が入力を適切に検証しなければ、脆弱性として悪用されるおそれがあります。

業界でオープンソースソフトウェアへの依存が高まっていることも、C++アプリケーションにセキュリティ上の脆弱性を持ち込む可能性があるリスク要因です。他のプログラミング言語とは異なり、多くのC++開発者は、オープンソースの依存関係を管理するための標準化されたプロセスを採用していません。そのため、オープンソースパッケージの特定や潜在的な脆弱性の検出がさらに困難になります。

SnykでC++コードを保護

先日発表したとおり、SnykはオープンソースコードとライブラリのC++スキャンに対応しました。Snyk Open Sourceは、開発チームが依存関係管理システムを使用していない場合でも、オープンソースの依存関係に含まれる脆弱性を検出できます。

Snyk Vulnerability Databaseには、管理されていないC++パッケージで発見された多様な脆弱性が収録されています。多くの開発者がオープンソースパッケージをアプリケーションコードにバンドルするC++エコシステムでは、これは特に重要です。