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C语言是一种较早的程序设计语言诞生于1972年的贝尔实验室。1972 年Dennis Ritchie 设计了C语言它继承了B语言的许多思想并加入了数据类型的概念及其他特性。 尽管C 语言是与 UNIX 操作系统一起被开发出来的但它不只支持UNIX。 C是一种通用广泛可用的编程语言。
程序设计语言实与编译器是一体的C编译器有著名的GCCGNU Compiler Collection等。
广泛应用于底层开发。C语言能以简易的方式编译、处理低级存储器。C语言是仅产生少量的机器语言以及不需要任何运行环境支持便能运行的高效率程序设计语言。尽管C语言提供了许多低级处理的功能但仍然保持着跨平台的特性以一个标准规格写出的C语言程序可在包括类似嵌入式处理器以及超级计算机等作业平台的许多计算机平台上进行编译。
C语言是一门面向过程的计算机编程语言与C、C#、Java等面向对象编程语言有所不同。C语言的设计目标是提供一种能以简易的方式编译、处理低级存储器、仅产生少量的机器码以及不需要任何运行环境支持便能运行的编程语言。C语言描述问题比汇编语言迅速、工作量小、可读性好、易于调试、修改和移植而代码质量与汇编语言相当。C语言一般只比汇编语言代码生成的目标程序效率低10%-20%。因此C语言可以编写系统软件。
当前阶段在编程领域中C语言的运用非常之多它兼顾了高级语言和汇编语言的优点相较于其它编程语言具有较大优势。计算机系统设计以及应用程序编写是C语言应用的两大领域。同时C语言的普适较强在许多计算机操作系统中都能够得到适用且效率显著。
C语言拥有经过了漫长发展历史的完整的理论体系在编程语言中具有举足轻重的地位。
二.历史
C语言诞生于美国的贝尔实验室由丹尼斯·里奇Dennis MacAlistair Ritchie以肯尼斯·蓝·汤普森Kenneth Lane Thompson设计的B语言为基础发展而来在它的主体设计完成后汤普森和里奇用它完全重写了UNIX且随着UNIX的发展c语言也得到了不断的完善。为了利于C语言的全面推广许多专家学者和硬件厂商联合组成了C语言标准委员会并在之后的1989年诞生了第一个完备的C标准简称“C89”也就是“ANSI C”截至2020年最新的C语言标准为2018年6月发布的“C18”。
C语言之所以命名为C是因为C语言源自Ken Thompson发明的B语言而B语言则源自BCPL语言。
1967年剑桥大学的Martin Richards对CPL语言进行了简化于是产生了BCPLBasic Combined Programming Language语言。
20世纪60年代美国ATT公司贝尔实验室ATT Bell Laboratories的研究员肯·汤普森Kenneth Lane Thompson闲来无事手痒难耐想玩一个他自己编的模拟在太阳系航行的电子游戏——Space Travel。他背着老板找到了台空闲的小型计算机——PDP-7。但这台电脑没有操作系统而游戏必须使用操作系统的一些功能于是他着手为PDP-7开发操作系统。后来这个操作系统被命名为——UNICSUniplexed Information and Computing Service。
1969年美国贝尔实验室的Ken Thompson以BCPL语言为基础设计出很简单且很接近硬件的B语言取BCPL的首字母并且用B语言写了初版UNIX操作系统叫UNICS。
1971年同样酷爱Space Travel的丹尼斯·里奇为了能早点儿玩上游戏加入了汤普森的开发项目合作开发UNIX。他的主要工作是改造B语言使其更成熟。
1972年美国贝尔实验室的丹尼斯·里奇在B语言的基础上最终设计出了一种新的语言他取了BCPL的第二个字母作为这种语言的名字这就是C语言。
1973年初C语言的主体完成。汤普森和里奇迫不及待地开始用它完全重写了UNIX。此时编程的乐趣使他们已经完全忘记了那个“Space Travel”一门心思地投入到了UNIX和C语言的开发中。随着UNIX的发展C语言自身也在不断地完善。直到2020年各种版本的UNIX内核和周边工具仍然使用C语言作为最主要的开发语言其中还有不少继承汤普逊和里奇之手的代码。
在开发中他们还考虑把UNIX移植到其他类型的计算机上使用。C语言强大的移植性Portability在此显现。机器语言和汇编语言都不具有移植性为x86开发的程序不可能在Alpha、SPARC和ARM等机器上运行。而C语言程序则可以使用在任意架构的处理器上只要那种架构的处理器具有对应的C语言编译器和库然后将C源代码编译、连接成目标二进制文件之后即可在哪种架构的处理器运行。
1977年丹尼斯·里奇发表了不依赖于具体机器系统的C语言编译文本《可移植的C语言编译程序》。
C语言继续发展在1982年很多有识之士和美国国家标准协会ANSI为了使C语言健康地发展下去决定成立C标准委员会建立C语言的标准。委员会由硬件厂商、编译器及其他软件工具生产商、软件设计师、顾问、学术界人士、C语言作者和应用程序员组成。1989年ANSI发布了第一个完整的C语言标准——ANSI X3.159-1989简称“C89”不过人们也习惯称其为“ANSI C”。C89在1990年被国际标准化组织International Standard OrganizationISO一字不改地采纳ISO官方给予的名称为ISO/IEC 9899所以ISO/IEC9899:1990也通常被简称为“C90”。1999年在做了一些必要的修正和完善后ISO发布了新的C语言标准命名为ISO/IEC 9899:1999简称“C99”。 在2011年12月8日ISO又正式发布了新的标准称为ISO/IEC9899:2011简称为“C11”。
2018年6月ISO发布了ISO/IEC9899:2018简称“C18”或“C17” 。C18标准没有引入新的语言特性只对C11进行了补充与修正。
2022年9月3日ISO于Open Standards计算机标准开放组织网站上发布了新的C语言标准定稿称为 ISO/IEC 9899:2023简称“C23”
三.特点
C语言是一种结构化语言它有着清晰的层次可按照模块的方式对程序进行编写十分有利于程序的调试且c语言的处理和表现能力都非常的强大依靠非常全面的运算符和多样的数据类型可以轻易完成各种数据结构的构建通过指针类型更可对内存直接寻址以及对硬件进行直接操作因此既能够用于开发系统程序也可用于开发应用软件。通过对C语言进行研究分析总结出其主要特点如下
1简洁的语言
C语言包含的各种控制语句仅有9种关键字也只有32个程序的编写要求不严格且以小写字母为主对许多不必要的部分进行了精简。实际上语句构成与硬件有关联的较少且C语言本身不提供与硬件相关的输入输出、文件管理等功能如需此类功能需要通过配合编译系统所支持的各类库进行编程故c语言拥有非常简洁的编译系统。
2具有结构化的控制语句
C语言是一种结构化的语言提供的控制语句具有结构化特征如for语句、if...else语句和switch语句等。可以用于实现函数的逻辑控制方便面向过程的程序设计。
3丰富的数据类型
C语言包含的数据类型广泛不仅包含有传统的字符型、整型、浮点型、数组类型等数据类型还具有其他编程语言所不具备的数据类型其中以指针类型数据使用最为灵活可以通过编程对各种数据结构进行计算。
4丰富的运算符
C语言包含34个运算符它将赋值、括号等均视作运算符来操作使C程序的表达式类型和运算符类型均非常丰富。
5可对物理地址进行直接操作
C语言允许对硬件内存地址进行直接读写以此可以实现汇编语言的主要功能并可直接操作硬件。C语言不但具备高级语言所具有的良好特性又包含了许多低级语言的优势故在系统软件编程领域有着广泛的应用。
6代码具有较好的可移植性
C语言是面向过程的编程语言用户只需要关注所被解决问题的本身而不需要花费过多的精力去了解相关硬件且针对不同的硬件环境在用C语言实现相同功能时的代码基本一致不需或仅需进行少量改动便可完成移植这就意味着对于一台计算机编写的C程序可以在另一台计算机上轻松地运行从而极大的减少了程序移植的工作强度。
7可生成高质量、目标代码执行效率高的程序
与其他高级语言相比C语言可以生成高质量和高效率的目标代码故通常应用于对代码质量和执行效率要求较高的嵌入式系统程序的编写 C语言是普适性最强的一种计算机程序编辑语言它不仅可以发挥出高级编程语言的功用还具有汇编语言的优点因此相对于其它编程语言它具有自己独特的特点。具体体现为以下三个方面
其一广泛性。C语言的运算范围的大小直接决定了其优劣性。C语言中包含了34种运算符因此运算范围要超出许多其它语言此外其运算结果的表达形式也十分丰富。此外C语言包含了字符型、指针型等多种数据结构形式因此更为庞大的数据结构运算它也可以应付。
其二简洁性。9类控制语句和32个关键字是C语言所具有的基础特性使得其在计算机应用程序编写中具有广泛的适用性不仅可以适用广大编程人员的操作提高其工作效率同时还能够支持高级编程避免了语言切换的繁琐。
其三结构完善。C语言是一种结构化语言它可以通过组建模块单位的形式实现模块化的应用程序在系统描述方面具有显著优势同时这一特性也使得它能够适应多种不同的编程要求且执行效率高。 缺点
1.C语言的缺点主要表现为数据的封装性弱这一点使得C在数据的安全性上有很大缺陷这也是C和C的一大区别。
2.C语言的语法限制不太严格对变量的类型约束不严格影响程序的安全性对数组下标越界不作检查等。从应用的角度C语言比其他高级语言较难掌握。也就是说对用C语言的人要求对程序设计更熟练一些。
四.C语言的伟大
C语言的历史地位和影响
C语言由丹尼斯·里奇Dennis Ritchie于1972年在贝尔实验室设计并实现。它是UNIX操作系统的关键开发者并与肯·汤普逊共同获得了1983年的图灵奖。C语言不仅在操作系统开发中发挥了重要作用还对后续的编程语言如C和Java产生了深远影响。
C语言的应用广泛性
C语言因其高效性和可移植性被广泛应用于底层开发、操作系统、嵌入式系统、系统软件等领域。许多现代编程语言和工具的底层实现都依赖于C语言例如Linux内核、Git版本控制系统等。此外C语言在三维图形和动画、单片机及嵌入式系统开发中也有广泛应用。
C语言的技术特性
C语言是一种通用编程语言具有高级语言的特点和低级语言的灵活性。它可以直接操作硬件进行系统级编程这使得C语言在需要高性能和资源受限的环境中表现出色。尽管C语言没有垃圾回收机制需要手动管理内存这使得编程复杂度增加但也正是这种特性使得C语言能够提供更直接的控制和更高的执行效率。
