01

前言

初入門的我們經(jīng)常聽見別人說“真正的程序員用C語言編程，C是最快的語言因為它是最靠近及其底層的語言?！蹦敲春推渌Z言相比C語言到底有什么特別的呢?

02

C語言為什么快

C語言沒有什么特別，這就是它快速的秘訣!

新的語言支持更多的特性，比如，垃圾回收(garbage collection)，動態(tài)類型(dynamic typing)等等。這些新加入的特性讓初學(xué)者們更容易上手。

問題的關(guān)鍵就在于，這些新的功能增加了處理開銷(processing overhead)，也就降低了程序性能。而C語言中沒有這些功能，它不需要這些額外的開銷，這也意味著程序員自己要分配和釋放內(nèi)存，時刻注意內(nèi)存泄露問題，處理靜態(tài)類型的變量。

在云計算領(lǐng)域，C語言之所以被認(rèn)為是高效的，主要是因為它具有以下特點(diǎn)：

緊湊性：C語言的語法簡單，代碼量相對較少，編譯后的程序體積較小，因此運(yùn)行速度較快。

低抽象層次：C語言是一種過程式語言，它的抽象層次較低，使得程序員可以更加直接地控制計算機(jī)的硬件資源，從而提高程序的運(yùn)行效率。

硬件無關(guān)性：C語言可以在不同的硬件平臺上編譯和運(yùn)行，因此可以很好地利用各種硬件資源，提高程序的運(yùn)行效率。

高效的內(nèi)存管理：C語言提供了豐富的內(nèi)存管理函數(shù)，使得程序員可以更加靈活地控制內(nèi)存資源，從而提高程序的運(yùn)行效率。

除了C語言之外，其他編程語言也有各自的優(yōu)勢和應(yīng)用場景，例如：

Java：面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，具有跨平臺、可移植性等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于企業(yè)級應(yīng)用、大型系統(tǒng)和移動開發(fā)等領(lǐng)域。

Python：簡潔易讀的編程語言，具有豐富的庫和框架，廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)分析、人工智能、網(wǎng)絡(luò)編程和自動化測試等領(lǐng)域。

JavaScript：主要應(yīng)用于前端開發(fā)，具有良好的跨平臺性和兼容性，可以實現(xiàn)動態(tài)效果和交互功能。

C語言的設(shè)計者權(quán)衡了利弊，把速度的需求放在了安全之上。C語言不會：

檢查數(shù)組索引是否越界。

檢查未初始化的變量。

檢查內(nèi)存泄露。

檢查空的指針的解引用。

當(dāng)你在JAVA中使用數(shù)組索引時，虛擬機(jī)中有一些方法調(diào)用來檢查索引越界和其他的合理性問題。但在C語言中即使是再微小的事情都有安全隱患。它不是用來編寫大型的商業(yè)軟件的。

但這些設(shè)計上的決定并不是bugs。這些設(shè)計的初衷是為了讓編譯器和庫的編寫者可充分利用計算機(jī)每一個bit的計算能力。

即便如此，許多語言和平臺，例如Java(和它的虛擬機(jī))，.NET(和它的通用語言運(yùn)行庫)，隨著即時編譯(從字節(jié)碼產(chǎn)生本地機(jī)器碼)等技術(shù)的出現(xiàn)，這些年的運(yùn)行速度也有了很大的提高。

03

C語言的精神

C語言的不可移植。盡管C語言允許程序員編寫可移植的代碼，委員會并沒有強(qiáng)迫程序員編寫可移植的代碼，把C語言當(dāng)成高級匯編語言。能夠編寫特定機(jī)器的語言是C語言的特征之一。

保持C語言的精神。委員會這么做的主要目的也是為了繼承C語言的傳統(tǒng)精神。這項精神有很多方面，但最根本的是C語言基本原則產(chǎn)生的社區(qū)情感，這種社區(qū)情感被使用C語言的人所共有。

優(yōu)勢：

簡潔高效：C語言是一種相對較簡單的語言，它使用簡潔的語法，代碼量相對較少。相比其他編程語言，C語言的執(zhí)行速度非?？?，因為它更接近于硬件操作層面。

跨平臺性：C語言是一種具有很高的可移植性的語言。C語言的代碼可以在不同的操作系統(tǒng)上運(yùn)行，包括Windows、Linux和macOS等。這種特性使得C語言成為跨平臺開發(fā)的首選語言。

強(qiáng)大的底層編程能力：C語言提供了強(qiáng)大而靈活的底層編程能力，可以直接訪問內(nèi)存和硬件資源。這使得C語言非常適合開發(fā)嵌入式系統(tǒng)和驅(qū)動程序等底層應(yīng)用。

豐富的庫支持：C語言具有豐富的庫支持，可以通過調(diào)用庫函數(shù)快速實現(xiàn)各種功能。標(biāo)準(zhǔn)庫提供了大量的函數(shù)，涵蓋了輸入輸出、字符串處理、數(shù)學(xué)運(yùn)算等方面，為開發(fā)人員提供了強(qiáng)大而方便的工具。

限制：

缺乏面向?qū)ο筇匦裕号c許多現(xiàn)代編程語言相比，C語言缺乏面向?qū)ο缶幊痰奶匦浴＿@意味著在使用C語言開發(fā)復(fù)雜的應(yīng)用程序時，可能需要更多的代碼和更復(fù)雜的設(shè)計。

內(nèi)存管理困難：C語言不提供自動垃圾回收機(jī)制，而是需要開發(fā)人員手動管理內(nèi)存。這意味著在進(jìn)行內(nèi)存分配和釋放時，開發(fā)人員需要特別小心，否則可能導(dǎo)致內(nèi)存泄漏和懸掛指針等問題。

容易出現(xiàn)安全漏洞：由于C語言靈活的底層編程能力，使得開發(fā)人員更容易出現(xiàn)潛在的安全漏洞。例如，緩沖區(qū)溢出和越界訪問等問題，需要開發(fā)人員嚴(yán)格的代碼審查和測試來減少風(fēng)險。

語法復(fù)雜度高：盡管C語言的語法相對較簡單，但在處理一些復(fù)雜問題時，可能會需要更多的代碼和技巧。相比其他現(xiàn)代編程語言，C語言在表達(dá)和解決復(fù)雜問題時的語法復(fù)雜度較高。

總結(jié)：

雖然C語言有其優(yōu)勢和限制，但它仍然是一種非常重要和有用的編程語言。它被廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)級編程、嵌入式開發(fā)和驅(qū)動程序等領(lǐng)域。對于想要深入了解計算機(jī)底層工作原理的開發(fā)人員來說，掌握C語言是必不可少的。

然而，隨著計算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，許多新的編程語言如Java、Python和C++等已經(jīng)出現(xiàn)，它們在面向?qū)ο缶幊?、動態(tài)類型和自動內(nèi)存管理等方面更加強(qiáng)大和方便。因此，在選擇編程語言時，開發(fā)人員需要根據(jù)項目的需求和目標(biāo)權(quán)衡各種因素，選擇最適合的語言。無論如何，在學(xué)習(xí)和了解C語言的同時，也應(yīng)該關(guān)注其他編程語言的發(fā)展和趨勢，以適應(yīng)日益變化的編程環(huán)境。

C語言的一些精神可以總結(jié)如下：

信任程序員。

不阻止程序員做任何必要的操作。

保持語言的簡潔和簡單。

一種操作只提供一種方法。

保持速度，即使?fàn)奚梢浦残浴?

稍稍解釋一下最后一條，產(chǎn)生高效代碼的潛能是C語言最重要的能力。為了力求對一個簡單的操作不會出現(xiàn)代碼爆發(fā)(簡單操作需要大量代碼)，許多操作定義為目標(biāo)機(jī)器的硬件如何操作而不是一般化的抽象規(guī)則。這種與機(jī)器配合的意愿例子有很多，比如在規(guī)定表達(dá)式中字符對象的寬度時，字符對象的值是轉(zhuǎn)換為有符號還是無符號類型完全取決于哪種類型在目標(biāo)機(jī)器中計算起來更快。