Что такое C(си)?

Язык программирования C

Что такое язык C

Язык C (си) – компилируемый объектно-ориентированный язык программирования общего назначения со статической типизацией. Является основоположником Objective-C, C++, C#. C язык программирования встречается сегодня в большинстве десктопных приложений и множестве устройств благодаря чистому стилю, простому набору ключевых слов, низкоуровневому доступу к памяти.

История развития

Си придумал сотрудник Bell Labs Деннис Ритчи в качестве развития языка Би для реализации ОС UNIX. Си разработан в 1969–1973 годах и впоследствии перенесен на другие платформы.

За быстродействие и продуктивность айтишники используют Си во многих своих проектах. Сейчас это третий по популярности язык после Python и С++ согласно рейтинга TIOBE за июль 2024 года.

Особенности языка C

Простота и эффективность

Си знаменит простой базой, где функции вынесены в стандартную библиотеку. Он также предоставляет прямой доступ к аппаратным ресурсам компьютера, что помогает писать эффективный и оптимизированный код с минимальными расходами, использовать Си в создании критически важных системных компонентов: ОС, драйверов, компиляторов.

Низкоуровневое программирование

C — это широкие возможности для программиста, но и большая ответственность.

На Си можно создавать производительный и быстрый код, элегантные программы, а также работать в областях Интернета вещей (IoT), блокчейн-технологий, квантовых вычислений. Благодаря близости синтаксиса к аппаратному уровню Си остается востребованным для работы в этих областях.

Отсутствие встроенной поддержки объектно-ориентированного программирования

Си не поддерживает парадигму объектно-ориентированного языка программирования (ООП). Он следует процедурной парадигме, не имеет поддержки классов и наследования, предназначен для написания операционных систем и драйверов.

Применение Cи в разработке

Системное программирование

Си разрабатывался для системного программирования больших проектов с наименьшим количеством ошибок.

С встречается в большинстве десктопных программ и в прошивках устройств с микропроцессорами. Ограниченная стандартная библиотека и свойство создания однопроходного компилятора помогает в простой разработке и формирует доступность на всевозможных платформах благодаря свойству компилироваться под различные архитектуры компьютеров.

Разработка операционных систем

Конструкции Си близко сопоставляются типичным машинным инструкциям, а также бережно относятся к ресурсам машины. Поэтому С применяется в создании операционных систем и ПО для всевозможных типов устройств: от суперкомпьютеров до встраиваемых систем.

Создание встроенного программного обеспечения

Си помогает оптимизировать производительность и управление памятью, прост и эффективен, что позволяет применять его во встраиваемых системах. Например, в микроконтроллерах с ограниченной памятью и вычислительной мощностью.

Разработка на Cи

Основные элементы C: переменные, функции, операторы

Переменные — именованные ячейки памяти, которые хранят данные конкретного типа и включают целые числа (int), числа с плавающей точкой (float) и символы (char). Переменные в Си делятся на короткие (short), обычные и длинные (long), чтобы экономить память. Функции — блоки кода, которые выполняют конкретные задачи, могут принимать и возвращать значения. Программист может объявить сколько угодно функций. Каждая объявляется так:

Операторы — это арифметические, логистические символы и символы сравнения, которые выполняют действия над данными.

Компиляция и выполнение программ на языке C

Как известно, С является компилируемым. Программа преобразуется в набор инструкций, которые выполняются процессором.

Для компиляции необходимо сохранить проект в файле с расширением .c, например, helloworld.c. После этого — запустить компилятор командой gcc <имя файла>. Успех компиляции подтверждается созданием в ОС Windows и a.out в ОС Linux исполняемого файла a.exe.

Выполнение программы в Си неизменно начинается с вызова функции main( ). Тело программы размещается между фигурными скобками. Важно понимать, что определения обязаны идти перед операторами, которые составляют тело функции.

Преимущества и ограничения языка C

Преимущества использования

На синтаксисе Си основаны другие языки. Поэтому, зная базовые принципы, можно легко освоить новый инструмент. С — универсальный ассемблер, код которого компилируется на каждом компьютере, не меняясь, а также близок к машинному коду, что не требует больших ресурсов.

С используют для реализации сложных и специфических задач.

Ограничения и проблемы

• Сложность программирования.
• Отсутствие безопасности и автоматической проверки границ массивов может привести к уязвимостям.
• Низкоуровневость. Необходима хорошая квалификация специалиста, чтобы написать оптимизированную систему
• Нишевость усложняет поддержку кода.
• Отсутствие сборщика мусора означает, что айтишнику придется самостоятельно следить за каждым блоком памяти и удалять вручную.
• Отсутствие многопоточности, т.к. С создан для работы на однопроцессорных системах.

Интеграция C с другими технологиями

Библиотеки и инструменты для разработки на Cи

Возможности С расширяет стандартная библиотека с дополнительными модулями, без которой самостоятельно он почти ничего не способен сделать. Например, добавление stdio.h помогает программе читать и выводить данные.

В разработке ПО используются инструменты, ставшие обязательными для каждодневного применения айтишником. В Си таким инструментом будет интегрированная среда IDE: VS Code, CLion, Vi/Vim, Atom. Инструменты содержат подсветку кода и способны отслеживать ошибки при написании и в момент запуска проекта.

Использование C в современных разработках

С развитием Интернета вещей (IoT), блокчейн-технологий, квантовых вычислений растет востребованность низкоуровневого программирования на С. Язык также часто используется в создании служб безопасности, где требуется аудит кода и реализация защитных механизмов.