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为什么还用C编程?

本文翻译自Dr. Dobb's杂志主编Andrew Binstock的文章“Why Code in C Anymore?”,以下是翻译正文。

传统的那些选择C而不是C++的理由的说服力已经逐渐地被削弱。还有什么继续使用C的更好的理由么?

一个 Dr. Dobb's的老读者最近问我:为何人们还在使用C编程。这个话题最近曾在我们站点的评论中出现过。早期也曾出现在与一些行业公司的对话过程中,尤其是微 软。在C++早期,根据你的需要,你可以有许多使用C或C++的理由;但随着C++的演化,C的大量传统的杰出特性已经变得不那么优越了。考虑到 这些点一般是在比较两门编程语言时首先会被考虑到的,因此我们来一起看一下。

性能。通常我们都认为C++应用的性能要比C的慢。但在大多主流平台上,这个性能上的差距在今天已经变得非常小了。比 如,Alioth上的计算机基准测试报告显示C++(运行在32位Linux上)在运行基准测试时的性能要比C慢27%。其他一些研究结果显示这个差 距或略大或略小些。但在几乎所有例子中,C++都是仅次于C的运行第二快的编程语言。它通常要比运行在JVM和.NET平台上的语言快出很多。因 此,尽管C在基准测试上依旧保持有优势,但对于大多已经可以接受Java性能的应用(比如企业应用或面向客户端的应用)而言,这个差距显得并不是那么重要 了。

普遍性。在嵌入式编程领域,C仍然保持着首选语言的舒适地位,这缘于这样一个事实:每个硬件供货商都会提供一个C编译器。而大家普遍 也认为C++在嵌入式开发方面表现没有那么强势。不过,当今大多提供编程工具的组件供货商也提供了C++编译器。(但PIC微控制器方面继续保持 着例外)。这是一个正在逐渐缩水的好处。

可移植性。C++曾被认为是一个可移植的老大难(实际上在C89标准出台以前,C也是一个老大难)。然而,当今的编译器对C++语 言的核心实现的十分充分,以至于大多软件可以通过重新编译进行移植,不需要什么调整。如果真的需要进行调整的话,请提供像Brian Kernighan曾经说过的那样的使用语言中段的代码(译注:所谓语言中段的代码,即那些平台无关,不涉及可移植性的代码语法和元素)。库的可移植 性是一个更令人头疼的因素,不过C库也存在同样的问题。在C和C++中,编译器的标准遵守程度迥异,因此使用那些没有获得全面支持的新特性 (C99、C11以及C++11)将会是一个内在的风险。也就是说,C89可能是世界上最具可移植性的代码了。(为此,当可移植性成为最关心的事 情的时候,我们将选择它。例如,Lua团队就因此选择了C,当然也同样考虑到了性能因素)

应该说从性能、普遍性以及可移植性方面来讲,C仍然对C++保持着优势,但这种优势正在逐步缩小。在这点上,C++社区做得非常出色,他们让用户 去处理那些实质性问题并采纳。问题是:这些缩水的优势对C++的好处是种补偿吗?这些好处包括面向对象,异常处理,更好的类型管理,模板,更丰富 的标准库等等。没有了这些好处,每个用C实现的工程可能感觉起来就像尝试用一柄剪刀去修剪草坪。

那些特性无疑有助于代码编写,但却要因此付出代价 – 复杂性,这也是C有别于C++的重要之处。C是为数不多的几种规模短小、足够简洁的通用编程语言,你可以轻松掌握其全部内容。事实上我们确实可能需要 完整地了解一门语言的全部细节,并且还要充分了解其标准库,达到无需查看API手册即可使用的程度。我不相信这在其他主流语言中是可行的,C++,当然不行。

短小是语言的吸引力之一。你可以快速学习它并快速成为有效率的开发者。简洁则因另一个较少被谈及的特性而被提高:极致的语言可读性。我这里指的是 语义上而不是语法上的。在语义方面,C中做某件事情的方法是有限的。因此,当你阅读代码时,无论是谁编写的代码,你会确切地知道代码的行为。相反,C++ 做同一件事情有很多种方法 – C++开发者喜欢的一种灵活性。正是由于C在这方面的清晰,它才成为一门用于编写复杂基础设施的卓越编程语言。也正是这个原因,JRockit JVM(现在Oracle的主要JVM)的原始作者选择了C。在几年前的一段对话中,他们阐述了他们选择C而不是C++的观点:他们可以更快速获得开发 者;当深入到代码中时,他们可以比使用C++更容易地理解这些代码。

仅凭这一点,C语言仍然是系统层代码的一个极佳选择:它快速,可移植,易于阅读和理解。对于那些更加强调开发效率的应用,无疑C++将继续在原生语言中占据主导位置,并且很可能扩大其足迹。

辩证地看待“重新发明轮子”

C程序员骨子里都有一种“重新发明轮子(Reinventing the Wheel)”的特质。在面向对象、组件化流行以及崇尚复用的今天,这种特质似乎总是被认为是反面教材。但伟大的毛主席教导我们:要辩证地看待一切事物, 凡事无绝对。事物都是有两面性的,有好就有坏,有坏就有好。拿“重新发明轮子”这事而言,我们除了看到其弊端外,还要充分领会到其好的一面,不能一棒子打 死,这样才能在特定的场景下作出正确合理地判断。

关于这个题目我不打算长篇大论,几个鲜活的例子便足矣让大家看到“重新发明轮子”的另外一面。

我们来回顾一下IT技术发展道路上的一些产品或工具的演化和变革历程:

- 从ApacheNginx
- 从CVS到subversion再到git、mercurial
- 从memcachedredisleveldb
- 从symbian、WindowsCE到android、iOS
- 从Unix到Linux
- 从Perl到Python,再到Ruby
- 从C、C++到Go
- 从IE到Firefox、Chrome
- 从普通mp3 player到Apple的iPod

诸如此类。有些举例你可能觉得有点牵强,不过没有关系。你只要认同其中一两个即可。我想说的是一个结论,那就是“重新发明轮子”在某种程度上是推动进步和变革的一种原动力,这就是“重新发明轮子”的另外一面。因此辩证地去对待“重新发明轮子”才是一个专业程序员应该具备的正确态度。我们不应该在所有场合都 否定“重新发明轮子”,因为你可能会扼杀一种创新,甚至是一个伟大工具或产品的诞生。

编程语言进入“拼爹”时代

近期看到一则新闻,说是Microsoft推出了一门开源的编程语言叫TypeScript,该Project的主要负责人是大名鼎鼎的Anders Hejlsberg,就是那个Turbo Pascal Delphi以及C#之父。结合近几年来出现的颇受关注的其他几门编程语言,如GoRustDart等,让我感觉到编程语言似乎进入了"拼爹"时代。

我们来列举一下这几门新兴语言的“老爹”(设计者):

* Go语言 – Robert Griesemer、Rob PikeKen Thompson
这里最著名也最NB的当属Ken Thompson,Unix之父,并与Dennis Ritchie一起创造了最伟大的工业编程语言C图灵奖得主。Rob Pike也是Bell Labs元老,Unix和Plan 9计划的参与者,Limbo语言的设计者之一。至于Robert Griesemer名气似乎小一些,我也不甚熟悉。不过有了前两位,想必Golang就会有足够的号召力了。

* Rust语言 – 来自著名的Mozilla Lab,其主要设计者包括Brendan Eich,Dave Herman以及Graydon Hoare。其中Brendan Eich是JavaScript语言之父。

* Dart语言 – 这门语言的最初两个设计者Lars Bak和Kasper Lund似乎并不著名,但这门语言背后有一个更大的后台,那就是在互联网搜索时代叱诧风云的Google公司。凭借着Google的号召力,围绕在这门语 言周围的Fans也应该为数不少。再考虑这门语言旨在替代JavaScript成为新Html5标准下主力Web开发语言的目标,Dart受到的关注一定 不少。

这里再顺便回顾一下编程语言发展的几个历史时期(个人的一点拙见)。

* 结构化时代
20世纪六七十年代,以C、Fortran、Pascal、Basic为代表的结构化程序设计语言的诞生,标志着编程语言进入了结构化时代。人们逐渐脱离 生产效率低下的汇编,而转移到中级/高级语言行列。最终C以其Unix平台语言的身份胜出,并以其简洁高效的生成代码在二十世纪末期在嵌入式领域独占鳌 头。

* OO时代
随着人们的关注点逐渐向问题域转移,人们迫切需要一门能对现实问题进行更好抽象的语言。面向对象语言逐渐进入人们的视野。代表语言包括C++、Ada、 Delphi、Java以及C#等。C++和Delphi因其卓越的性能以及不熟的IDE支持,在桌面程序设计领域(包括PC游戏领域)成为主角。 Java则在企业应用兴起后逐渐发展壮大,最终成为OO时代的No.1。

* Web时代
随着全球互联网时代的到来,诸多Web语言走到了前台,代表语言包括PHP、JavaScript、ASP等,另外一些轻巧且生产高效的脚本语言也开始被 大家所青睐,它们既能轻松完成系统管理的任务又支持Web开发,这其中的代表语言包括:Perl、Python、Ruby、Lua等。

* 新时代
这里暂且叫作新时代,这个时代有几个特点:
1) 传统语言不断翻新,融入新特性
C和C++于今年发布了C11标准;Java也给出了JDK8规范的发布时间表。在新标准中,这些传统语言也加入了一些适宜这个时代开发的新特性,比如函数范式以及对多核并行程序的支持。

2) 终端开发语言迅速崛起
随着iPhone和Android的迅速发展,终端开发语言逐渐壮大,最典型的代表则是Objective-C,依靠苹果公司这棵大树,与C++同时期的Objective-C仿佛坐着火箭一般迅速串升到编程语言排行榜前3甲的位置。

3) 函数式语言的回归
以Common Lisp、Haskell、Erlang等为代表的函数式程序设计语言重装归来,誓与传统命令式语言一绝高下。函数式范型语言的回归意义似乎不在于占领更 大的市场,而是在于其对后续新兴编程语言的设计决策的影响,甚至像C++这样的老牌OO语言在新规范中也加入了函数式范型的支持。

4) "拼爹"的新兴语言
就如上面所讲的,一些传统语言的设计大师汲取之前语言的设计经验和教训后,二次出手,设计出了以Go、Rust、TypeScript等为代表的新兴语 言,并且他们的号召力对这些新兴语言有着很大的影响。这些语言站在巨人的肩膀上,获得了重新的设计,使得语言能满足未来市场对应用程序以及硬件设备的要 求。这些语言将会是未来10年乃至20年间编程领域的主力。

目前的确是编程语言的一个新时代,更是一个百花齐放,百家争鸣的时代。作为这个时代的程序员是幸运的,因为有这么多优秀语言可供学习和选择;同时也是"不幸的",有这么多语言要去学习(当然也可以不学^_^)。




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