時至今日，爲什麼C語言在軟件開發領域的地位仍沒法撼動

 

部份內容與國內生態有必定出入，如下爲譯文：

過去的 50 年，C 語言已經成爲重要的軟件開發語言。這裏介紹了 2019 年它是如何與 C++、Java、C#、Go、Rust 和 Python 進行競爭的。

對於計算機編程語言來講，沒有什麼技術能流傳使用 50 年，除非它比其餘的都好用。C 語言於 1972 年面世，現在在軟件世界仍保持着基本底層開發的主流語言的地位。

但有時一個技術能被長久的流傳使用， 只是由於人們尚未找到一個更好的替代品罷了。在過去的幾十年，涌現了大量的語言——有的專門爲了挑戰 C 語言的統治地位而設計，有的則由於其流行性而從側面削弱了 C，感受原文是這個意思。

真的很難證實 C 須要被替代。編程語言調查和軟件開發實例都印證了能夠用遠比 C 好的方式來作事情。但 C 的地位仍巋然不動， 它的背後是幾十年的調查和開發。幾乎沒有語言能夠在性能上，在裸機上，或者在廣泛性上戰勝它。即使如此，仍是值得看一下 C 是如何在 2019 年與其餘大名鼎鼎的語言進行較量的。

C vs. C++

很天然地，C 會被拿去與 C++ 作對比，從名字自己就能看出，C++ 是從 C 發展而來的。二者之間的不一樣就在於易擴展性，或者易用性，這取決於你問誰。

語法和方式上，C++ 與 C 語言比較接近，但 C++ 提供了不少原生 C 沒有的、卻比較有用的特性：命名空間、模板、異常、內存管理等等。項目若是對於性能比較敏感的話，例如數據庫和機器學習，一般使用 C++ 編寫來幫助系統提升性能。

除此以外，C++ 比 C 更容易擴展。即將到來地 C++ 20 甚至帶來更多的新特性，包括模塊、協程、一個同步庫以及相關的概念，這些都讓模板更易使用。對標準 C 的最新修訂幾乎沒有新增特性，而是更注重保持向後兼容性。

事實上，全部 C++ 的優勢也是它的缺點。最重要的一個點就是，C++ 的特性使用得越多就越複雜，結果就越加難以控制。那些把本身限制於 C++ 子集的開發者能避免不少嚴重的危害和過分使用。但有些機構想避免 C++ 全部的複雜性。堅持使用 C，開發者將本身限制於子集內。好比 Linux 內核的開發團隊就會避開 C++.

對於你和在你以後維護代碼的開發人員來講，選擇 C 是一個避免 C++ 過分使用糾紛的方式。固然了，C++ 也有一系列豐富的高級功能。但若是簡潔明瞭更適合如今或者將來項目的總體發展的話，C 會更有優點。

 

C vs. Java

幾十年以後，Java 仍然是企業級軟件開發的主要語言——通常開發的主要語言。大多數優秀的企業軟件開發項目都是用 Java 寫的——包括絕大多數 Apache 基金會項目，當開發企業級項目時，Java 也仍然是一個可行性比較高的語言。

Java 的語法大量地借鑑了 C 和 C++。不過與 C 不一樣的是，Java 不會默認編譯成機器語言。相反地，Java 運行時環境 JVM 會將 Java 代碼即時編譯到目標環境中運行。在良好地條件下，即時編譯的 Java 代碼能夠達到甚至超過 C 的性能。

Java 奉行的「一次編寫，處處運行」的思想，可讓 Java 程序在相對較小的調整下，運行在不一樣的環境裏面。相比之下，儘管 C 已經移植到許多體系結構中，可是任何給定的 C 程序可能仍然須要定製才能在 Windows 和 Linux 上正常運行。

這種可移植性和強大性能的結合，以及軟件庫和框架的龐大生態系統，使 Java 成爲企業級項目語言的一員。

Java 落後 C 的地方是 Java 歷來沒有競爭的領域：接近底層運行 ，或直接操做硬件。C 代碼被轉換成機器碼，由進程直接執行。Java 被編譯成字節碼，它是隨後由 JVM 解釋器轉換爲機器代碼的中間代碼。此外，儘管 Java 的自動內存管理在大多數狀況下是一種好事，可是 C 更適合於對有限內存資源有優化要求的程序。

在某些地方，Java 的性能能夠接近 C。JVM 的 JIT 引擎能夠在運行時 根據程序的行爲優化程序，能夠進行許多種類的優化，對於預先編輯的 C 語言而言，這個是行不通的。例如，Apache Spark 使用自定義的內存管理代碼繞過 JVM 進行了必定程度的內存內處理優化。

 

C vs. C# 與.Net

在推出近 20 年以後，C 和.NET 框架仍然是企業軟件世界的主要組成部分。有人說，C# 和.NET 是微軟對 Java 的一種迴應（託管代碼編譯系統和通用的運行時），所以 C 和 Java 之間的許多比較也適用於 C 和 C#/.NET。

與 Java（以及 Python 的某些部分）同樣，.NET 提供了跨多種平臺的可移植性和集成軟件的廣闊生態系統。考慮到.NET 世界中的一些面向企業的開發，這些都是很大的優點。當使用 C 或任何其餘.NET 語言開發程序時，能夠利用針對.NET 運行時編寫的各類工具和庫。

.NET 另外一個和 Java 相似的優勢是 JIT 優化。C 和.NET 程序能夠像 C 那樣提早編譯，但它們主要是由.NET 運行時即時編譯並使用運行時信息進行優化。JIT 編譯容許對正在運行的.NET 程序進行各類優化，  這在 C 中是沒法進行的  。

和 C 同樣，C 和.NET 提供了各類直接訪問內存的機制。堆、堆棧和非託管系統內存均可以經過.NET API 和對象進行訪問。開發人員可使用.NET 中的unsafe模式來實現更高的性能。

不過，沒有免費的午飯。託管對象和unsafe對象之間不能隨意交換，它們之間的封裝傳送須要性能作爲代價。所以，減小二者之間的傳遞，能夠最大化的提升.NET 程序的性能。

當負擔不起託管內存相對於非託管內存的代價時，或者當.NET 運行時對於目標環境（如內核空間）是一個很糟糕的選擇項或者根本不可用時，那麼 C 語言或許就能解決你的問題了。與 C 和.NET 不一樣，C 默認狀況下會開啓直接內存訪問。

 

C vs. Go

Go 語法和 C 很像，大括號做爲分隔符、以分號結尾的語句等等。精通 C 的開發人員一般無需太多困難就能夠直接轉入 Go，甚至把 Go 的新特性如名稱空間和包管理考慮在內也是如此

代碼的易讀性是 Go 的指導設計目標之一：使開發人員可以輕鬆地跟上任何 Go 項目的速度，並在短期內精通代碼庫。C 代碼庫很難摸索，由於它們很容易變成一個由宏和特定於項目和給定團隊的嵌套。Go 的語法，以及其內置的代碼格式和項目管理工具，都是爲了不這些機制問題。

Go 還提供額外的功能，像 Goroutines 和 Channels，用於處理併發性的語言級工具以及組件之間的消息傳遞。在 C 語言裏面只能本身實現或者用三方庫，可是 Go 以開箱即用的方式提供了這些特性，讓咱們在開發須要相似功能的軟件的時候，變得極其方便。

Go 與 C 在後臺上，最大區別在於內存管理。默認狀況下，Go 對象被自動管理和回收。對於大多數編程工做來講，這很是方便。但這也意味着任何須要對內存進行特殊處理的程序，會比較難辦。

Go 的確包含了一個unsafe的包，用於規避 Go 的一些類型處理安全性，例如使用 Pointer 類型讀取和寫入任意內存。但unsafe伴有一個警告，即用它編寫的程序「可能不可移植，而且不受 Go 1 兼容性準則保護」。

Go 很是適合構建命令行程序和網絡服務等程序，由於它們不多須要這樣的細粒度操做。可是低級的設備驅動、內核空間操做系統組件以及其餘須要對內存佈局和管理進行嚴格控制的任務最好是在 C 中建立。

 

C vs. Rust

在某些方面，Rust 是對 C 和 C++ 形成的內存管理難題的迴應，也是對這些語言許多其餘缺點的迴應。Rust 編譯爲本機代碼，所以在性能上與 C 至關。不過，默認狀況下，內存安全是 Rust 的主要賣點。

Rust 的語法和編譯規則幫助開發者避免常見的內存管理錯誤。若是一個程序存在跨過 Rust 語法的內存管理問題，那麼它就不會編譯。使用該語言的新手，尤爲是從像 C 這樣爲此類錯誤提供了大量空間的語言轉過來的新手，他們學習 Rust 的第一階段是如何安撫編譯器。可是 Rust 支持者認爲，這種短時間的痛苦將獲得一個長期的回報：不會犧牲速度的更安全的代碼。

Rust 也能夠用它的工具改善 C。默認狀況下，項目和組件管理是 Rust 提供的工具鏈的一部分，與 Go 相同。有一種默認的、推薦的方式來管理包、組織項目文件夾，以及處理許多其餘事情，這最可能是臨時措施，每一個項目和團隊處理它們的方式都是不一樣的。

儘管如此，對於 C 開發人員來講，被吹捧爲 Rust 優點的東西可能看起來不是那樣的。Rust 的編譯時安全特性不能被禁用，因此即便是再小的 Rust 程序也必須符合 Rust 的內存安全限制。默認狀況下，C 可能不太安全，但在必要時，它更靈活，更寬容。

另外一個可能的缺點是 Rust 語言的大小。即便考慮到標準庫，C 的新特性也相對較少。Rust 特性集正在蔓生並持續增加。與 C++ 相比，較大的 Rust 特性集意味着更強大的能力，但也更復雜。C 是一種較小的語言，但更容易建模，所以可能更適合於 Rust 看上去有點過火的項目中。

 

C vs. Python

如今，每當談論軟件開發時，Python 彷佛老是能進入到討論中。畢竟，Python 是「第二個適合全部事情的語言」，毫無疑問，它是最通用的語言之一，有數千個第三方庫。

Python 強調的是開發速度而不是執行速度，這是它與 C 的最大區別。用另外一種語言（如 C 語言）組裝一個程序可能須要一個小時，而用 Python 只需幾分鐘。另外一方面，該程序在 C 語言中執行可能只須要幾秒鐘，而在 Python 中運行則須要一分鐘。（一個很好的經驗法則：Python 程序的運行速度一般比 C 程序慢一個數量級）。可是對於現代硬件上的許多工做來講，Python 足夠快，這是它得到成功的關鍵。

另外一個主要區別在於內存管理。Python 程序徹底是由 Python 運行時進行內存管理，所以開發人員沒必要擔憂分配和釋放內存的困難。但這裏再次強調，開發者的輕鬆是以犧牲運行時性能爲代價的。編寫 C 程序須要謹慎地注意內存管理，可是生成的程序一般是純機器速度的黃金標準。

然而，其實 Python 和 C 之間有一個很深的聯繫：參考 Python 運行時是用 C 寫的。這容許 Python 程序打包 C 和 C++ 編寫的庫。Python 生態系統中一些重要的第三方庫，如機器學習，其核心是 C 代碼。

若是開發速度比執行速度更重要，而且若是程序的大部分執行部分能夠隔離成獨立的組件（而不是分散在整個代碼中），那麼純 Python 或 Python 和 C 庫的混合比單獨使用 C 更好。不然的話，C 仍然是霸主。

原文：Serdar Yegulalp