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为什么 C 语言仍然占据统治地位?

  • 发布:C++培训
  • 来源:C++资讯
  • 时间:2020-07-14 16:06

C语言五十年来一直是软件开发的一种主力语言。很多人都不明白这么难学的一种语言,占有率还这么高,C语言周围的C ++,Java,Python都虎视眈眈,那么C语言拼什么能拼得过他们,下面一一做一个对比,大家就明白了。

没有什么技术可以应用长达50年之久,除非它真的比大多数其他东西都要好用——对于一种计算机行业的技术来说尤其如此。自1972年诞生以来,C语言一直保持生龙活虎的状态,时至今日它仍然是我们用来搭建软件世界的基础建筑材料之一。

但有时一种技术能够长期存在,只是因为人们还没有来得及发明新的东西来取代它而已。在过去的几十年里,出现了许多其他语言——其中一些明确地被设计用于挑战C的主导地位,有些语言试图凭借自己的人气慢慢瓦解C语言的统治地位。

C vs C ++

当然了,C最常被拿来与C ++进行比较,正如其名称本身所暗示的那样,C++作为对C语言的扩展而被创建出来。C ++和C之间的差异可以概括为C++更加广泛(褒)或更加宽泛(贬),具体取决于这个问题你是问的C还是C++程序员。

虽然C ++的语法等方面仍然是类C的,但它提供了许多在原生的C中本不可用的非常实用的功能:命名空间,模板,异常,自动内存管理等等。需要顶级性能的项目,例如涉及数据库,机器学习系统的项目通常是用C ++编写的,以便项目能尽可能地榨取以及利用到每一点性能。

此外,与C相比,C ++在持续地更加积极地扩展。即将推出的C ++ 20会带来更多功能供开发者享用,包括模块,协同程序,同步库,以及概念,这些使模板更易于使用。C standard的最新版本只进行了少量更新,并侧重于保持向后兼容性。

事实上,C ++中的所有附加功能同样也可能成为累赘。而且是很大的累赘。您使用的C ++专属功能越多,引入的复杂度就越高,对结果的修正就越困难。将自己局限于仅一个C ++子集的开发人员可以避免许多开发中严重的坑和额外负担。但是有些团队想要从根儿上防范C ++的过度复杂性。坚持使用C能迫使开发人员将自己局限于一个子集。例如,Linux内核开发团队就直接避开了C ++。

选C而不选C++对您——以及任何将会维护你代码的开发人员——来说都是可行的,通过采用强制简约主义来避免与C ++的复杂性纠缠。当然,C ++拥有丰富的高级功能,这是有它自己的道理的。但如果极简主义更适合当前和未来的项目——以及负责项目的团队——那么还是选C更明智一些。

C vs Java

几十年了,Java仍然是企业软件开发的主力军之一—并且也是宽泛而言的开发的主力军之一。许多最重要的企业软件项目都是用Java编写的——包括绝大多数Apache Software Foundation项目——而Java仍然是开发企业级需求项目的可行语言。

Java的语法从C和C ++中借鉴了很多东西。但是,与C不同的是,Java默认情况下不会编译为本机代码。相反,Java运行时环境,JVM,JIT(实时)编译Java代码以在目标环境中运行。在适当的情况下,JIT编译后的Java代码可以接近甚至超过C的性能。

Java背后的“一次编写,随处运行”的理念也允许Java程序在目标架构上进行相对较少的调整即可运行。相比之下,虽然C已被移植到许多架构中,但任何给定的C程序仍可能需要重新量身定做才能在,打个比方,Windows与Linux,两种不同的os之间正常运行。

这种可移植性和强大性能的结合,以及庞大的软件库和框架组成的生态,使Java成为构建企业应用程序的首选语言。

Java输给C的地方是一个Java从未打算竞争的领域:靠近底层结构运行,或直接与硬件打交道。C代码被编译成机器代码,由进程直接执行。Java被编译成字节码,这是一种随后会被JVM解释器转换为机器代码的中间代码。此外,尽管Java的自动内存管理在大多数情况下都是个优点,但C更适合于必须充分利用有限内存资源的情况。

也就是说,在某些方面,Java在速度方面可以接近于C。JVM的JIT引擎在运行时根据程序行为优化例程,允许进行许多类型的优化,而这些优化是在未提前编译的C中无法实现的。虽然Java运行时自动执行内存管理,但一些较新的应用程序可以解决这个问题。例如,Apache Spark部分地通过使用绕过JVM的自定义内存管理代码来优化内存中处理。

C vs Python

当今,每当谈论软件开发时,Python似乎总是能出现在对话中。毕竟,Python是“对所有项目的第二佳语言”,毫无疑问是最通用的语言之一,拥有数千个第三方库。

Python强调的,以及它与C最不同的地方,是有利于开发速度而不是执行速度。一个可能需要一个小时才能用另一种语言写出来的程序——比如C——可能用Python几分钟内就能写好。另一方面,该程序在C中执行可能需要几秒钟,但需要一分钟才能在Python中运行完。(一个很好的经验法则:Python程序通常比它们对应的C语言程序运行速度慢一个数量级。)但是对于现代硬件上的许多工作,Python已经足够快了,这是它如今广泛应用的一个重要原因。

另一个主要区别是内存管理。Python程序完全由Python运行时进行内存管理,因此开发人员不必担心分配和释放内存的细节。但同样,开发人员的轻松也是以运行时性能为代价的。编写C程序需要严格关注内存管理,但生成的程序通常是纯机器速度的黄金标准。

但是,在二者的血脉中,Python和C共享一个深层的关系:Python运行时参考是用C语言编写的。这允许Python程序包装用C和C ++编写的库。第三方库的Python生态系统的很多重要模块,例如机器学习方面的库,其核心是C代码。

如果开发速度比执行速度更重要,并且如果程序的大多数高性能部分可以被隔离到独立组件中(而不是遍布整个代码),那么纯Python或Python和C库的混合使得会是比单独使用C更好的选择。否则的话,C仍然是老大。

为C需要被替换掉的观点争辩是简单的。编程语言研究和软件开发实践都暗示了如何比C更好地去做事。但历经数十年的研究和开发,C语言的地位却依旧稳固。很少有其他语言能够在性能、裸机兼容性或通用性等方面击败它。

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