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。”那么和其他語言相比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語言之所以被認為是高效的，主要是因為它具有以下特點：

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的硬件資源，從而提高程序的運行效率。

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

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。

當你在JAVA中使用數(shù)組索引時，虛擬機中有一些方法調(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)，.NET(和它的通用語言運行庫)，隨著即時編譯(從字節(jié)碼產(chǎn)生本地機器碼)等技術(shù)的出現(xiàn)，這些年的運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，委員會并沒有強迫程序員編寫可移植的代碼，把C語言當成高級匯編語言。能夠編寫特定機器的語言是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。

強大的底層編程能力：C語言提供了強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。標準庫提供了大量的函數(shù)，涵蓋了輸入輸出、字符串處理、數(shù)學運算等方面，為開發(fā)人員提供了強大而方便的工具。

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?。這意味著在使用C語言開發(fā)復雜的應(yīng)用程序時，可能需要更多的代碼和更復雜的設(shè)計。

內(nèi)存管理困難：C語言不提供自動垃圾回收機制，而是需要開發(fā)人員手動管理內(nèi)存。這意味著在進行內(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)人員嚴格的代碼審查和測試來減少風險。

語法復雜度高：盡管C語言的語法相對較簡單，但在處理一些復雜問題時，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語言在表達和解決復雜問題時的語法復雜度較高。

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，隨著計算機科學的發(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)項目的需求和目標權(quán)衡各種因素，選擇最適合的語言。無論如何，在學習和了解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，即使犧牲可移植性。

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機器的硬件如何操作而不是一般化的抽象規(guī)則。這種與機器配合的意愿例子有很多，比如在規(guī)定表達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機器中計算起來更快。