C语言不是最好的，却是我最爱的~

1万 · 2023-11-23 10:51

以下为译文：
虽然 C 语言并不是我所学的第一门语言，也不是我的最后一门语言，但是我仍然非常喜欢 C，当需要写程序时，我的第一选择还是 C。同时，我也会关注现代编程语言及其发展趋势，而且我还使用 Rust 编写了自己的业务爱好项目。那么，为什么我没有抛弃 C 而选择其他语言呢？我对于 C++的看法又是如何的呢？

1、为什么说C不是最好的语言？

首先，这个世上没有最好的编程语言。每种语言都有独特的优势以及适用情况，所以尽管你可以在 Excel 中编写光线追踪程序，但最好还是使用其他语言。因此，我们都需要了解编程语言的限制，不要抱怨 Web 服务器不是用 Fortran 编写的，也不要抱怨基本没有任何应用使用 Perl 或 C++作为内部脚本语言。我认为 C 语言不太理想的方面包括以下几点（除了 C 比较老，发展不快之外，当然还与个人的喜好有关）。

其次，有些时候，C 的语言不够明确。比如，*可以是二进制乘法运算符、一元解引用运算符，也可用于声明指针。
再者，有些情况不够安全，例如越界访问数组这种极其常见的错误都没有运行时检查，这一点连 Borland Pascal 都比不了，更不用说更现代的编程语言了（尽管你会为了提高性能关闭这个编译选项）。此外，指针让我们很难保持一切井然有序。再加上一些其他情况，比如调用函数不需要事先声明原型，这样很容易将错误类型的参数传递给函数。

最后，C 的标准库非常有限。有些编程语言甚至拥有开箱即用的 Web 服务器（或者至少有构建 Web 服务器所需的所有模块），但 C 标准库甚至连 Web 服务器的容器也没有。

2、为什么我还是喜欢C？

尽管如此，我还是十分喜欢 C，因为它是一种简单的语言。从某种意义上说很简单，很容易表达自己的想法以及期望。

举个例子，假设两个数组有两个偏移量，其中一个可以为负数，如果使用C语言编写，则可以写成：

arr[off1 + off2]
如果是Rust，则需要写成：

arr[((off1 as isize) + off2) as usize]
通常，C 的循环也比 Rust 的迭代器组合更为简洁（当然 Rust 也允许使用前一种方式，但 linter 并不满意，它会建议你使用迭代器来代替）。类似地，memset()和 memmove()也是功能十分强大的工具。

在大多数情况下，你都可以预见到编译的结果，即对象在内存中的表示方式，以及如何通过不同的方式理解编译后的结果（新版 C 标准中这一点变得更困难，这都要怪 C++，我稍后再详细介绍）。另外，你也很清楚函数调用的结果等等。由于这个原因，C 被称为可移植的汇编语言，所以我非常喜欢 C。

我们拿汽车做个类比，C 语言就像一辆跑车，拥有手动变速箱，可以提供最佳性能，但是如果你不熟悉离合器和挂挡操作，那么变速箱很容易被损坏，甚至可能损坏发动机，当然，油门踩得过大也有可能冲出马路。然而，与自动变速箱相比，这种车辆的发动机能量更大，而且你可以预测性能，还可以炫车技，这些在其他车辆上都是不可能的。

3、这与C++有什么关系？

下面，我们来说一说 C++，其实我不讨厌 C++。我不能否认，与 C 相比， C++ 拥有两个优点：

更好的程序结构：C++ 拥有命名空间和类，而且在某些方面Simula还是很出色的。

拥有 RAII 概念：一个简单的例子就是 C++ 拥有构造函数，可在创建对象时初始化对象；还拥有析构函数，在销毁对象时，做一些清理的工作。这个概念进一步发展，就接近 Rust 的生命周期了。

另一方面，C++ 有两个特征，我非常不喜欢。

首先是这门语言的整体性质。其他编程语言拥有的流行功能最终都会进入 C++。因此，每过几年，C++标准就会添加一些新功能。最终，这门语言就变得有点怪异，没人能够完全掌握，而且许多功能都是抄袭的其他语言。基本上每个人在编写代码的时候，都会选择一个 C++的子集，然后忽略其他功能的存在。另外，我们究竟应该使用哪个 C++版本的功能，并没有一套标准的方法。Rust 在包的范围内提供了版本管理。据我所知，C++也曾尝试过引入“代际”的概念来实现同样的功能，但没有成功。我经常听到有人独自编写 C 编译器，却从来没听说过有人编写 C++编译器。

其次，实际上 C++不仅是多种语言，而且还是一种元语言（即模板）。我了解 C++的创建初衷，也同意它对于与类型无关的代码的处理，比 C 预处理器更好。但实际上，它产生的代码十分可怕，原本是“头文件仅包含声明，实现放在编译好的代码中”，变成了“头文件包含所有项目会用到的代码”。我不喜欢过于冗长的编译时间，但这种方式只能让情况更糟。

最后，我觉得 C++的出现反而给 C 带来了约束以及不良影响。我不是在讨论 C/C++，也不是指 C 与 C++的共通之处，我讨论的是耦合对标准和编译器都有不良影响。一方面，C++建立在 C 之上，从而得到了极大的发展；另一方面，如果 C++中没有 C 遗留下来的大多数功能的话，情况可能会更好（当然，C++曾设法通过淘汰的方式逐步放弃某些 C 功能，但对于旧功能的支持仍然存在）。但是，C++ 24 能够在 C++ 21 的基础之上，发展成为一门独立的编程语言吗？大多数过时的功能都可以抛弃吗？我对此表示怀疑。

1万 · 2023-11-23 10:51

4、C++编译器对C的影响

实际上，C 语言被当成了没有某些功能的 C++。比如微软的 C 编译器直到2015 版才开始支持 C99 功能（即便如此，它还是以 bug 修复 bug 的方式来支持兼容性，因为客户可能会震惊地发现可变参数宏居然可以运行）。但是，无论是标准的编译器还是其他编译器中都可以看到相同的方法，这些都是相关的问题。

主要问题在于，C 和 C++标准都是根据编译器开发人员的反馈而编写的，而且大多数都是 C++开发人员（有些人对现实世界编程一无所知，而且他们还认为现实世界的做法与自己的观点完全吻合，真是令人窒息的操作）。虽然我也没有遵循标准的开发程序，但是我很确定 C99 及其后版本中令人讨厌的诸多功能皆来自那些编译器开发人员。他们只从 C++的角度出发考虑，而且还将这些功能强加给了 C，还美其名曰简化编译器。

当然我指的是“未定义的行为”以及编译器的处理方式。这已成为一大毒瘤（只要你的代码依赖于二进制补码算术，就会被认定具有未定义的行为，编译器会抛弃整块代码）。

在我看来，以下四种行为尽管不值得提倡，但前两个也并非不可接受：

依赖于体系结构的行为（即依赖于 CPU 体系结构的行为）。包括绝大部分算术运算。例如，如果我知道目标及其使用了两个协处理器，为什么编译器会选择另一种方式，仅仅是为了获得理论上的优化？同样的问题也适用于移位运算。如果我知道 x86 会忽略移位偏移量的高比特，在 ARM 上负的左移相当于右移，那么为什么不能专门针对该体系结构编写程序呢？毕竟，连整数的大小在不同平台上都不一样。这种不可移植性只需警告就好，让用户自行处理。

指针魔法和类型双关。这似乎又是编译器优化带来的限制。我同意，在重叠的内存区域上使用 memcpy()，不同的实现可能会给出不同的行为（现代的 x86 实现会从区域尾部开始复制），而且还依赖于地址的相对位置，但其他的规则就没什么道理了。例如，无法使用两个不同类型的指针同时操作同一块内存区域。我无法想象为什么这种行为被禁止，其原因只可能是编译器优化。这样就不可能利用联合体将整数转换成浮点数。Linus 也曾吐槽过这一点，我就不用重复了。但在我看来，这样做的目的或者是更好的编译器优化，或者是出于 C++的要求（由于类型跟踪的要求）。

实现中定义的行为（即超出 C 标准规定的行为）。我常用的例子就是函数调用：根据调用的习惯约定和编译器的实现，函数的参数的求值顺序可能完全是随机的，因此 foo(*ptr++, *ptr++, *ptr++)的结果是未定义的，因此即使你知道目标体系结构，也不应该依赖于这种行为。

完全未定义的行为。最常见的例子就是在一条语句中改变变量状态，例如著名的 I++ + i++，或者更甚的 *ptr++ = *ptr++ +*ptr++。

由于 C++比 C 更高级（尽管它由许多来自 C 的特性，但都不建议使用，应该使用 reinterpret_cast<>代替类型转换，用引用代替指针，等等），所以不要期待 C++程序员能够像 C 程序员那样理解底层代码。当然，由于 C++程序员占绝大多数，C/C++的耦合也极其常见，所以 C 编译器通常会进行扩展以支持C++，并使用 C++重写，以适应其复杂度。所以很不幸，你不得不使用 C++编译器来编译 C 编译器（还好我们还有 LCC、PCC 和 TCC 等纯 C 编译器）。

5、总结

总的来说，我喜欢C所处的中层位置，它既可以完成一些底层的实现，例如轻松地操作内存，同时又可以享受高级语言的好处。另一方面，我对C++强烈的不满来自其在设计上的选择，而且这些设计影响了C标准和编译器。

至少我不可能用 C90 特别版取代 C90，并假装原来的版本不存在。