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C语言的主要用途以及未来发展

截止到 2021 年,C语言已经发布了将近 50 年,是不折不扣的“大叔”或者“大爷”,但是,C语言在编程界依然非常流行;2019 年,C语言由于速度快、平台独立的特性,在世界编程语言排行榜中夺得第二名。

2019年世界编程语言排行榜
图1:2019年世界编程语言排行榜

C语言是为直接控制硬件而开发的,可以用来编写操作系统内核、驱动程序等。

C语言也是很多其它编程语言的基石,它们有的使用C语言开发编译器和标准库,有的基于C语言模块进行扩展,因此,C语言也被称为其它语言的“母语”。

现在都 2021 年了,您可能会想,C语言在现实生活中还有什么用途呢?这就是本文要重点讨论的内容。

本文我们先讨论C语言的特性,然后讨论C语言在目前以及未来的实际用途。通过阅读本文,您将对C语言有一个整体的认知。

什么是C语言?

1972 年,丹尼斯·里奇(Dennis Ritchie)在著名的贝尔实验室中开发了C语言。

丹尼斯·里奇
图2:C语言之父——丹尼斯·里奇

从特性方面讲,C语言是一种中级语言,它结合了低级语言速度快的特点,以及高级语言开发方便的特点;从应用方面讲,C语言也是一种高级语言,它可以用来编写电脑软件,或者开发嵌入式系统。

当需要开发一种新的编程语言时,C语言是最好的选择,因为C语言执行效率非常高,仅次于汇编语言。例如,目前常用的 Python、PHP、C++、Objective-C 都是在C语言的基础上进行开发的。

C语言的主要特点:

C语言的用途

C语言是一种非常简单的编程语言,全世界的程序员都在使用它。最初,C语言被用于系统性开发工作,准确地说,就是编写操作系统(例如 Windows、Linux 等)和底层组件(比如驱动、网络协议等),因为C语言的优势就是执行效率高,C语言生成的程序几乎和汇编语言生成的程序一样快速。

C语言的用途可以概括如下:

1) 系统编程

C语言可移植性好,性能高,能够直接访问硬件地址,而且到达某个地址的时间非常短,这使得C语言天生适合开发操作系统或者嵌入式应用程序。在最初的时候,C语言主要就是被应用在这两个领域。

2) 开发其它编程语言

有些编程语言的编译器或者解释器就使用C语言开发,还有一些编程语言的库或者模块支持C语言,这使得C语言成为了很多其它编程语言的基础。

3) 电气工程

C语言在电气工程领域也有很多用途,它可以使用信号处理算法来管理微处理器、微控制器等集成电路。

4) 编译器中间件

由于C语言具有可移植性,适应性强,有时也被用作不同编程语言的中间语言,这样不同编程语言之间就可以共享组件/模块。把C语言作为中间件的编译器有 Gambit、BitC、Glasgow Haskell Compiler、Vala 和 Squeak 等。

5) 应用程序

C语言被广泛应用于实现最终的用户应用程序,或者作为某些应用程序的关键模块。例如,机械设计领域的各种 CAM 和 CAD 都在使用C语言编写某些关键模块,这些模块对执行效率有着较高要求。

举例说明C语言的应用

在日常生活中,很多系统软件和桌面应用程序都采用C语言进行开发,下面给出了一些示例。

1) 操作系统

UNIX 是第一个使用高级语言设计的操作系统,它使用的编程语言就是C语言。后来,Microsoft Windows 和不同的 Android 组件也使用C语言编写。

2) GUI(图形用户界面)

Adobe Photoshop 是目前最受欢迎的图像编辑器之一,它的很多组件就使用C语言开发。此外,Illustrator 和 Adob​​e Premiere 也使用了C语言。

3) 嵌入式系统

C语言是开发嵌入式系统应用程序和驱动程序的最佳选择,因为它能够直接操作机器硬件。

4) Google

Google Chrome 浏览器和 Google 文件系统都使用了C语言进行开发。此外,谷歌开源社区有大量的项目也都在使用 C/C++。

5) 编译器开发

C语言的常见用途之一就是开发其它编程语言的编译器,因为C语言具有低级语言的特性,可以直接访问机器硬件。使用C语言开发的编译器有 Clang C、Bloodshed Dev-C、Apple C 和 MINGW 等。

6) 游戏和动画

C语言是编译型语言,比 Java 或者 Python 等非编译型语言执行速度更快,这使得C语言在游戏开发领域不可或缺。

C语言可以提高绘图性能,例如,作为一款 FPS 恐怖游戏,Doom3 在 2004 年就是用C语言进行开发,并运行在 Windows 系统。

7) 数据库

MySQL 是目前使用最广泛的数据库之一,它就使用 C/C++ 开发。

C语言的未来

在编程语言流行程度方面,Java、Python、C++ 等现代编程语言已经取代了C语言的地位;但是C语言已经存在了很长时间,并且到目前仍然被大量使用。

C语言失败的一个主要原因是 C++的诞生。C++ 在C语言的基础上进行了扩展,不但保留了几乎所有的C语言特性,还包含了面向对象编程和模板编程等新的思想。对于用户使用的应用程序,人们更喜欢使用 C++,它的开发效率更高,使用更方便。

但是,C++ 程序占用内存较多,尤其是在使用 C++ 标准模板库时,内存更是疯长,对于资源有限的嵌入式系统,或者在意资源消耗的系统组件来说,内存疯长是不能承受的,所以C语言仍然是嵌入式系统开发、驱动开发、算法开发的更可靠的选择。

总之,在应用层开发中,C语言已经被 Java、Python、PHP 等现代语言取代了,C语言几乎没有了用武之地。但是,在嵌入式系统开发、驱动开发、底层组件开发、算法开发方面,C语言仍然是不可被替代的。

C语言在可见的未来虽然不会有蓬勃的发展,但是它也不会消失,它仍然有用武之地,在某些领域仍然是不可或缺的。C语言没有未来,但是仍不可被取代。

常见问题

1) 学习 C++ 之前要学习C语言吗?

网上有人建议直接学习 C++,这样能够直接接受面向编程的思想,而不用经历面向过程编程的阶段,能够更好地培养初学者的编程思维。

而我执着地认为应该先学习C语言,再学习 C++,对初学者大谈各种思想的,都是在误导别人。刚入门的程序员才谈这思想那思想,真正的程序员心中没有思想,就是实用主义,能达到目的就行,管他什么思想呢。

2) 2021 年还在使用C语言吗?

答案是肯定的。C语言和 C++ 在 2021 年仍然在被大量使用,而且位于世界编程语言的前 5 名。学好C语言,能大幅提升编程功力,不懂C语言的程序员一般造诣不高。

3) 为什么C语言仍然在被使用?

因为C语言在某些领域不可被替代。C语言有自身的优势,比如执行效率高、占用内存少、能够直接访问硬件,这些优势是 Java、Python、JavaScript 等高级语言都不具备的,所以在某些关注执行效率和资源消耗的项目中,C语言几乎是唯一的选择。

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