C語(yǔ)言是個(gè)很有意思的話(huà)題。對(duì)于計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，C語(yǔ)言可以算是本專(zhuān)業(yè)的另一門(mén)“普通話(huà)”。曾經(jīng)看過(guò)一份資料，說(shuō)國(guó)內(nèi)九成高校在給大一開(kāi)設(shè)的“高級(jí)編程語(yǔ)言”一課中選擇使用C語(yǔ)言，而這僅僅只是開(kāi)始。我們知道，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)是有幾門(mén)“硬菜”課程的，比如說(shuō)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法、編譯原理和操作系統(tǒng)，這些課程都有自己的知識(shí)體系，不過(guò)，所使用的教材很可能會(huì)在書(shū)名后面多加一個(gè)括號(hào)寫(xiě)上“C語(yǔ)言描述”，這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的知識(shí)總是需要通過(guò)編程才能落地見(jiàn)效，而教材們都喜歡選擇用C語(yǔ)言來(lái)示例編程。可以說(shuō)，計(jì)算機(jī)的專(zhuān)業(yè)課基本上就是個(gè)C語(yǔ)言宇宙，哪怕是畢業(yè)多年以后重聚，說(shuō)一句“Long time no C”，一定都能引得大家會(huì)心一笑和無(wú)限回憶。

不過(guò)，疑惑隨之而來(lái)。前兩年一位985的學(xué)生在網(wǎng)上發(fā)帖詢(xún)問(wèn)：為什么現(xiàn)在學(xué)校還在教授C語(yǔ)言，而不選擇更為“現(xiàn)代”的Java或者Python？這貼很快變成圈內(nèi)熱帖，大家一時(shí)議論紛紛。在很多人看來(lái)，誕生于1973年的C語(yǔ)言雖然歷史地位無(wú)法撼動(dòng)，但已經(jīng)是一款爺爺輩的老語(yǔ)言，早就該到了“尚能飯否”的年紀(jì)。

那么，應(yīng)該學(xué)什么呢？在20年前互聯(lián)網(wǎng)剛剛興起的時(shí)候，大家都想去學(xué)更時(shí)髦的Java，而到了機(jī)器學(xué)習(xí)大紅大紫的現(xiàn)在，則很難拒絕Python的誘惑。近幾年Rust、Go、Swift等新語(yǔ)言像雨后春筍般冒出來(lái)，隔一段時(shí)間就來(lái)一版重大更新，變著花樣在刺激著大家喜新厭舊的神經(jīng)。所以，每隔一段時(shí)間網(wǎng)上就會(huì)掀起一陣“是時(shí)候要換掉C語(yǔ)言”的討論。

不過(guò)，C語(yǔ)言真的已經(jīng)是時(shí)代的眼淚了嗎？

01

穩(wěn)如泰山的C語(yǔ)言

大家都知道的是，當(dāng)下很多主流的編程語(yǔ)言，其實(shí)都和C語(yǔ)言有著緊密的血緣關(guān)系，C++就是C語(yǔ)言加上面向?qū)ο螅珻++--又派生出了Java，至于受C++和Java影響而派生的語(yǔ)言又不知道有多少，真可謂一生二、二生三、三生萬(wàn)物。不過(guò)，也許大家并不了解，雖然C語(yǔ)言?xún)簩O滿(mǎn)堂，但自身還正處在當(dāng)打之年，和子孫同臺(tái)競(jìng)技不落半點(diǎn)下風(fēng)。

TIOBE是業(yè)內(nèi)知名的編程語(yǔ)言排行榜，我查了一下最近20年的排名記錄，驚訝地發(fā)現(xiàn)雖然各色編程語(yǔ)言一直在TIOBE上你方唱罷我登場(chǎng)，但是C語(yǔ)言始終穩(wěn)如老狗，一直像釘子一樣釘在前2位置霸榜，不時(shí)還偷摸一把排名第一的寶座。近幾年P(guān)ython乘著機(jī)器學(xué)習(xí)的東風(fēng)從一個(gè)勝利走向另一個(gè)勝利，最近更是成功把Java從王座上請(qǐng)了下來(lái)，然而回頭一看，發(fā)現(xiàn)排在第二的居然還是C語(yǔ)言。

這就很有意思了。也許有人會(huì)認(rèn)為，這是因?yàn)镃語(yǔ)言占了時(shí)間悠久的便宜，歷史上積累下來(lái)的代碼量大，所以比重就大。不過(guò)，TIOBE是綜合了全球在搜索引擎中的搜索次數(shù)、各類(lèi)課程的使用次數(shù)，以及業(yè)內(nèi)資深專(zhuān)家和廠(chǎng)商的使用偏好等等因素綜合計(jì)算給出的排名結(jié)果，反映的是編程語(yǔ)言在全球的熱度，而不是機(jī)械地比較代碼量。從TIOBE的排名可以看出，不僅僅是國(guó)內(nèi)高校，即使放眼全球的教育界和工業(yè)界，C語(yǔ)言都仍然是穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)睦洗蟾纭?/span>

不過(guò)，編程語(yǔ)言領(lǐng)域早就卷得一塌糊涂，為什么一款誕生了50年的編程語(yǔ)言居然還能傲視群雄，其中是不是有什么成功的秘密呢？

02

成功的秘密

在我看來(lái)，C語(yǔ)言最大的成功就是準(zhǔn)確卡位。C語(yǔ)言有一本當(dāng)之無(wú)愧的經(jīng)典之作，叫作《The C Programming Language》，機(jī)工華章出了中文版，譯為《C程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言》，作者是B.W.Kernighan和D.M.Ritchie，也稱(chēng)為K&R，而其中的R——D.M.Ritchie正是C語(yǔ)言的作者。

《C程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言》不但是C語(yǔ)言的經(jīng)典教材，還是教材的教材，大家都在通過(guò)這本書(shū)學(xué)習(xí)怎么寫(xiě)教材，我們學(xué)習(xí)新語(yǔ)言都會(huì)從打印“hello，world”開(kāi)始，這個(gè)傳統(tǒng)就是起源于這本書(shū)。

《C程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言》談到了C語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)，說(shuō)：C語(yǔ)言是一種通用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，既不“高級(jí)”也不龐大，它與UNIX系統(tǒng)關(guān)系密切，但并不受限于任何一種操作系統(tǒng)或機(jī)器，很適合用來(lái)編寫(xiě)編譯器和操作系統(tǒng)，因此被稱(chēng)為“系統(tǒng)編程語(yǔ)言”。

C語(yǔ)言的秘密就藏在這句“既不‘高級(jí)’也不龐大”里面。這里的“高級(jí)”并不是指編程語(yǔ)言的水平高低，而是相對(duì)于底層硬件的抽象，越高級(jí)的編程語(yǔ)言，會(huì)越模糊底層的硬件細(xì)節(jié)。

C語(yǔ)言雖然經(jīng)常用于教授“高級(jí)編程語(yǔ)言”這門(mén)課，但既不是第一款高級(jí)編程語(yǔ)言，也不是最高級(jí)的編程語(yǔ)言。C語(yǔ)言借鑒了BCPL語(yǔ)言的很多概念，而B(niǎo)CPL語(yǔ)言本身比C語(yǔ)言還要高級(jí)一點(diǎn)。BCPL語(yǔ)言注重的是算法，并沒(méi)有設(shè)置“類(lèi)型”這一概念，也即我們?cè)贑語(yǔ)言里面十分熟悉的字符、整型和浮點(diǎn)型這些類(lèi)型，在BCPL語(yǔ)言都是沒(méi)有的。我曾經(jīng)出于好奇找過(guò)BCPL的代碼來(lái)看，感覺(jué)這種盡量剝離底層硬件細(xì)節(jié)的編程語(yǔ)言寫(xiě)起來(lái)更像是偽代碼。

其實(shí)，很多現(xiàn)代編程語(yǔ)言也在淡化類(lèi)型這一概念，Python一類(lèi)的動(dòng)態(tài)語(yǔ)言使用的是“鴨子類(lèi)型”，不用顯示聲明變量類(lèi)型，而傳統(tǒng)強(qiáng)類(lèi)型的靜態(tài)語(yǔ)言則選擇了“類(lèi)型推斷”來(lái)曲線(xiàn)救國(guó)，相比之下，強(qiáng)調(diào)類(lèi)型的C語(yǔ)言就要低級(jí)得多。

不過(guò)，低級(jí)有低級(jí)的好處，C語(yǔ)言設(shè)計(jì)的類(lèi)型并非憑空生造，而是對(duì)底層硬件的概括描述，尤為適合精準(zhǔn)地操縱計(jì)算機(jī)底層硬件。我們寫(xiě)操作系統(tǒng)、寫(xiě)驅(qū)動(dòng)、寫(xiě)單片機(jī)、或者寫(xiě)一些想要榨干硬件性能的程序，就必須選擇這種能夠看到底層硬件細(xì)節(jié)的編程語(yǔ)言。

有人會(huì)說(shuō)，匯編也是低級(jí)語(yǔ)言，也能操縱硬件，也能看到硬件細(xì)節(jié)，甚至能看到更多的硬件細(xì)節(jié)，為什么不選擇匯編呢？這是因?yàn)镃語(yǔ)言比匯編又高級(jí)一點(diǎn)，在開(kāi)發(fā)效率和開(kāi)發(fā)體驗(yàn)方面是降維打擊。正是因?yàn)镃語(yǔ)言比低級(jí)語(yǔ)言要高級(jí)一點(diǎn)，又比高級(jí)語(yǔ)言要低一點(diǎn)，在一眾編程語(yǔ)言中硬生生地開(kāi)辟出叫“系統(tǒng)編程語(yǔ)言”的生態(tài)位。這是個(gè)很特殊的生態(tài)位，IT生態(tài)越是枝繁葉茂，面向應(yīng)用開(kāi)發(fā)的高級(jí)編程語(yǔ)言競(jìng)爭(zhēng)越是激烈，系統(tǒng)編程語(yǔ)言的地位就越重要越穩(wěn)固。

也許又有人會(huì)說(shuō)，能不能用Java和Python這些更現(xiàn)代的編程語(yǔ)言干系統(tǒng)編程語(yǔ)言的活呢？很難。C語(yǔ)言中有一個(gè)讓所有人既愛(ài)又恨的語(yǔ)言特性，叫做指針。指針很神奇，它很靈活，也是個(gè)小惡魔，很多開(kāi)發(fā)者把C語(yǔ)言稱(chēng)作“災(zāi)難”，那么災(zāi)難的源頭就是指針。所以，當(dāng)初Java推出來(lái)的時(shí)候，就把干掉指針作為其中一個(gè)重要賣(mài)點(diǎn)。靈活和安全是一對(duì)矛盾體，主流的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言都選擇了犧牲靈活性來(lái)提升安全性，當(dāng)然代價(jià)也就是不再可能染指系統(tǒng)編程語(yǔ)言這一生態(tài)位了。

03

不斷進(jìn)化

提升軟件開(kāi)發(fā)能力當(dāng)然很重要，想要熟悉主流的編程語(yǔ)言無(wú)可厚非。不過(guò)，軟件開(kāi)發(fā)并非只是編程，而對(duì)于計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，軟件開(kāi)發(fā)也遠(yuǎn)非全部?jī)?nèi)容，全面地理解計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)也許更符合這個(gè)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)目的。從這個(gè)角度來(lái)看，準(zhǔn)確卡位的C語(yǔ)言確實(shí)比Java和Python更為適合。

不過(guò)，C語(yǔ)言也并不是靠精準(zhǔn)卡位的老本吃到了現(xiàn)在。在閱讀C語(yǔ)言的相關(guān)文獻(xiàn)時(shí)，有時(shí)會(huì)看到C89、C99、C11、C2x之類(lèi)的神秘?cái)?shù)字，譬如說(shuō)Linux內(nèi)核在從C89向C11遷移中取得了一些進(jìn)展，又譬如說(shuō)Visual Studio 開(kāi)始支持C11 和 C17 。這些神秘?cái)?shù)字正是C語(yǔ)言在不斷進(jìn)化的證據(jù)。

C語(yǔ)言誕生于50年前，無(wú)論設(shè)計(jì)在當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)多么精妙，經(jīng)歷了如此漫長(zhǎng)的時(shí)間跨度以后，肯定都會(huì)積累巨量的改進(jìn)需求。一成不變肯定會(huì)被時(shí)代淘汰，但放任讓各家C語(yǔ)言編譯器廠(chǎng)商自行改進(jìn)，結(jié)果可能是出現(xiàn)一堆都自稱(chēng)是C語(yǔ)言但無(wú)法互通代碼的C語(yǔ)言實(shí)例。

C語(yǔ)言早就看到了這個(gè)問(wèn)題，早在1983年美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ANSI）就成了專(zhuān)門(mén)的委員會(huì)來(lái)制定一個(gè)“無(wú)歧義的、與具體機(jī)器無(wú)關(guān)的C語(yǔ)言定義”，也就是C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)，通常稱(chēng)為“ANSI C”。ANSI C到目前為止發(fā)布了三個(gè)重要版本，分別是C89、C99和C11。1989年發(fā)布了第一版ANSI C，這就是C89。隨后，C語(yǔ)言在C99和C11中又引入了一些新的功能和語(yǔ)言特性。目前最新的ANSI C是2018年發(fā)布的C17，不過(guò)并沒(méi)有加入新的功能和語(yǔ)言特性，只是對(duì)C11進(jìn)行補(bǔ)充完善。C2x是下一個(gè)ANSIC，又會(huì)給C語(yǔ)言帶來(lái)一些新的特性，社區(qū)都特別期待，有消息說(shuō)C2x可能就在2022年年內(nèi)發(fā)布。

D. M.Ritchie老爺子已經(jīng)在2011年去世了，但C語(yǔ)言并沒(méi)有放慢進(jìn)化的腳步，正不斷通過(guò)更新ANSI C來(lái)變得更為現(xiàn)代化。前面提到說(shuō)C++是C語(yǔ)言的plus升級(jí)版，這個(gè)說(shuō)法流傳很廣，但其實(shí)并不十分準(zhǔn)確。C++誕生于1979年，在那個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上C++確實(shí)是C語(yǔ)言的plus升級(jí)版。但隨著C語(yǔ)言自身也在不斷演化，現(xiàn)代的C語(yǔ)言和C++的關(guān)系其實(shí)更像是一個(gè)藤上結(jié)出來(lái)的兩個(gè)不同的瓜。ANSI C是前向兼容的，不過(guò)，想要享受C語(yǔ)言不斷進(jìn)化帶來(lái)的便利，就要不斷學(xué)習(xí)新的語(yǔ)法。

最后再次推薦學(xué)習(xí)C語(yǔ)言的書(shū)。K&R那本經(jīng)典著作《C程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言》是學(xué)習(xí)C語(yǔ)言的必讀書(shū)，這本書(shū)和C語(yǔ)言的設(shè)計(jì)思路是一樣的，用不太多的篇幅把重點(diǎn)都介紹了。很多人看完都說(shuō)相見(jiàn)恨晚，早知道就應(yīng)該先看《C程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言》。

關(guān)于作者：

莫凡，網(wǎng)名木羊同學(xué)。娛樂(lè)向機(jī)器學(xué)習(xí)解說(shuō)選手，《機(jī)器學(xué)習(xí)算法的數(shù)學(xué)解析與Python實(shí)現(xiàn)》作者，前沿技術(shù)發(fā)展觀潮者，擅長(zhǎng)高冷技術(shù)的“白菜化”解說(shuō)，微信公眾號(hào)“睡前機(jī)器學(xué)習(xí)”，個(gè)人知乎號(hào)“木羊”。

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文末送書(shū)|豆瓣9.4分，“hello，world”起源于這本書(shū)！

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