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C语言到底能干什么？我列举了8种经典案例

 
根据世界编程语言排行榜（TIOBE）的统计，能叫得上名字来的编程语言大概有 300 多种，其中常用的有 50 种，也就是榜单里面的前 50 名。

从应用范围上来说，这些编程语言大致可以分为两种：
  • 一种是专用型语言，也就是针对某个特定领域而设计出来的语言；
  • 另一种是通用型语言，它们可以开发多种类型的应用程序，而不是局限在某个特定的领域。

专用型编程语言举例：
编程语言 说明
PHP 专门用来开发网站后台。
JavaScript 最初只能运行在浏览器里面，用于开发网站前端，实现一些网页特效；后来有“好事”的程序员把它从浏览器里面提取出来，拿到操作系统上直接运行，这个时候 JavaScript 又变成了一种通用型的语言，可以干很多其它事情了，比如开发网站后台、GUI 程序、APP 或者一些小工具。
SQL 专门用于操作数据库的语言，可以实现数据的增删改查。
MATLAB 主要用于数值计算、科学计算和数据可视化等领域。它提供了许多工具箱，可以进行信号处理、图像处理、控制系统设计等任务。
R语言 用于统计分析和数据科学，是一种开源的语言和环境，提供了许多数据分析和可视化的函数和工具。
VHDL/Verilog 用于数字电路设计，是一种硬件描述语言。它们允许开发人员描述数字电路的行为和结构，并用于电路仿真和综合等任务。

通用型编程语言举例：
编程语言 说明
Python 能做的事情很多，可以用于网络爬虫、自动化运维、数据分析、自动化办公、Web 后台、机器学习/人工智能等多个方向的开发。
Java 可以用于服务器后台开发、Android 开发、大数据开发和桌面软件开发。
Objective-C
Swift		 开发苹果系统上的应用程序，具体包括 iOS、macOS、watchOS、iPadOS 等。
Go语言 也称 Golang，主要用于高并发和分布式的服务器端编程，比如云计算、云原生、网站后台、游戏后台、区块链等；另外，Golang 在命令行工具（CLI）开发方面也有不少应用。
C++ 主要用于单片机/嵌入式开发、底层和系统开发、Linux 开发、桌面软件开发、游戏后端和引擎开发等。
Rust 系统级编程语言，针对 C/C++ 缺陷而设计，在很大程度上和 C/C++ 形成竞争，可用于单片机/嵌入式开发、底层和系统开发、游戏后端和引擎开发、网络编程、数据库开发、Web 后台开发、桌面软件开发等。

C语言也是一门通用性的语言，并没有针对某个领域进行优化，就目前而言，它可以进行以下几种类型的开发。

1) 单片机/嵌入式开发

这是目前使用C语言最广泛的一个领域，尤其是单片机开发，基本被C语言霸占了。

嵌入式开发是一个比较广泛的概念，通常来说包含两个方向：
  • 单片机开发：由于硬件资源有限，通常不使用操作系统，让代码跑在裸机上；或者，仅仅安装一个简单的实时操作系统（RTOS），比如 FreeRTOS、µC/OS、RT-Thread 等。
  • 一个是基于复杂操作系统之上的开发，比如 Linux、Windows、Android 等。当然，这些操作系统都要针对嵌入式环境进行裁剪和优化，形成专门的嵌入式版本，以减少对资源的占用。这个才是通常所讲的嵌入式开发。

也就是说，单片机开发是嵌入式开发的一个分支，或者一个子集，或者一个分支。

几个例子：
  • 家电（空调、自动洗衣机、遥控器）
  • 汽车（ECU发动机控制单元、BCU车身控制单元、车辆信息检测）
  • 医疗（心电图仪、血压仪、血糖仪、监护设备）
  • 智能卡（门禁卡、公交卡、银行卡）
  • 玩具（遥控汽车、摇摇椅）

2) 桌面软件开发

也叫 GUI 开发或者 PC 软件开发。

在实际应用中，C语言通常用来开发某些关键模块或者效率模块，而不是开发一个完整的软件。这些模块一般对性能有着很高的要求，同时也关注资源消耗情况，除了C语言也没有其它更好的选择了。

几个例子：
  • Office早期版本使用C实现核心功能
  • PS早期版本使用C实现核心功能
  • CAD和3D建模软件使用C实现渲染和计算功能
  • Notepad++、Sublime Text使用C实现核心的编辑功能
  • MySQL Workbench和SQL Server Management Studio数据库客户端软件，使用C语言来实现数据库连接、查询、管理和界面

如果你想开发一个完整的桌面软件，那么可以使用以下的解决方案/技术栈/技术选型（以 Windows 为例说明）：
  • 基于 .NET 平台的 Windows Forms、WPF、UWP，可以使用 C#/VB.NET 编程。
  • 基于 C++ 的 GUI 框架/库，比如 Qt、MFC、wxWidgets、GTK。
  • 基于 Java 的 Swing、JavaFX。
  • 基于 Python 的 Tkinter、PyQt。
  • 基于 Web 技术（HTML、CSS 和 JavaScript）的 Electron 框架，VS Code、GitHub 客户端、Discord 就是用 Electron 开发。
  • 基于 Dart 的 Flutter，跨平台，支持 Windows、Linux、macOS、Android、iOS、网站。

3) 系统组件开发

基础组件、核心算法、硬件驱动、通信协议的实现，都离不开C语言。

C语言底层开发举例：
  • 基础组件：文件系统、进程管理、用户界面（CLI+GUI）
  • 核心算法：加密/安全算法（MD5、SHA、AES、RSA、SSL）、调度算法（线程/进程调度、内存页面置换）、LZ压缩算法、CRC和海明码等数据校验算法、随机数生成算法（又细分为多种方式）
  • 硬件驱动：声卡驱动、显卡驱动、网卡驱动、蓝牙驱动、键鼠驱动、扫描仪/打印机驱动、USB驱动
  • 通信协议：TCP/IP协议族（UDP、DNS、路由选择）、HTTP/HTTPS、SMTP/POP3/IMAP、FTP、SNMP、Bluetooth、NFC

4) 开发操作系统

这是C语言的初衷，它就是为开发操作系统而生的，UNIX、Linux、Windows 的内核就大量使用C语言。

5) 开发其它编程语言

有些编程语言的编译器（解释器）和标准库就使用C语言开发，比如 Python、PHP、Rust、Perl。

有些编程语言是在C语言的基础上进行的扩展，比如 C++、Objective-C、Swift、D语言。

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（Scheme语言的编译器和开发环境）
  • BitC（系统级编程语言）
  • GHC（Haskell语言的编译器）
  • Vala（基于C的语言，创建GNOME桌面程序）
  • Squeak（基于Smalltalk的面向对象编程语言）

6) 信号处理

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。

几个例子：
  • 无线通信中的调制和解调，包括数字调制解调、射频调制解调。
  • 数字信号处理（DSP），包括滤波、频谱分析、时频分析、数字滤波器设计、谱估计。

7) 音视频处理

C语言的速度非常快，能够快速地对音频和视频数据进行处理。音频和视频数据通常比较大，需要高效的算法和数据结构来处理，而C语言运行速度非常快，能够及时处理这些数据。

C语言提供了丰富的底层库和工具，如 FFmpeg、OpenCV 等，这些库和工具可以方便地对音频和视频数据进行编码、解码、剪辑、处理和转换等操作。

C语言支持指针和位运算等底层操作，这些操作可以对音频和视频数据进行高效的操作，如数据拷贝、移位、变换等。这些操作对于实现一些高级算法和数据结构非常有帮助。

几个例子：
  • 音频编解码：MP3、AAC、WAV
  • 视频编解码：H.264、H.265、VP9
  • 音频处理：音频滤波、均衡器、混响、降噪、语音识别、音频合成
  • 视频处理：图像滤波、色彩空间转换、运动估计、视频编辑
  • 媒体库：FFmpeg 和 OpenCV 可以用于编解码、格式转换、滤波、图像处理等

8) 数据库开发

数据库是软件领域的基础设施，它的性能直接影响整个应用程序的运行效率，所以必须使用一种高效的语言进行开发。

使用C语言开发的数据库有：MySQL、SQLite、PostgreSQL、Oracle Database、Microsoft SQL Server。

总结

虽然C语言的开发场景看起来很多，但是如果总结一下的话，无非就是：底层/系统开发 +关键组件/模块的开发 + 贴近硬件的开发，这些开发场景非常关注运行效率，或者响应时间，或者硬件资源。