C語言怎麼樣?今天聊聊C語言的發展史!

C語言發展史的點點滴滴。

任何一種新事物的出現都不是來自於偶然，而是時代所驅使的必然結果。

如果你問我：C語言有多偉大。那麼，我可能會想一下，說：多偉大我不知道，但是我知道很偉大。

這裡，我想說一句可能有點片面的話，就是：如今這世界上，凡是帶電的地方，可能都會有她(C語言)或者她的子孫的影子。

一、C語言發展史

1. 語言之父

丹尼斯·麥卡利斯泰爾·裡奇（英語：Dennis MacAlistair Ritchie，1941年9月9日－2011年10月12日），美國計算機科學家。黑客圈子通常稱他為「dmr」。他是C語言的創造者、Unix作業系統的關鍵開發者，對計算機領域產生了深遠影響，並與肯·湯普遜同為1983年圖靈獎得主。

丹尼斯.裡奇 生平時間線

麻省理工大學計算機系的馬丁教授評價說："如果說，賈伯斯是可視化產品中的國王，那麼裡奇就是不可見王國中的君主。賈伯斯的貢獻在於，他如此了解用戶的需求和渴求，以至於創造出了讓當代人樂不思蜀的科技產品。然而，卻是裡奇先生為這些產品提供了最核心的部件，人們看不到這些部件，卻每天都在使用著。"

2. C語言的先輩

2.1BCPL語言之父

馬丁·理察德（英語：Martin Richards，1940年7月21日－），生於英國，計算機科學家，為BCPL程式語言的發明者，發展了TRIPOS作業系統。

1966年，馬丁·理察德在劍橋大學，以CPL程式語言為基礎，發明了BCPL程式語言。

2.2B語言之父

肯尼斯·藍·湯普遜（英語：Kenneth Lane Thompson，1943年2月4日－）小名肯·湯普遜（英語：Ken Thompson），美國計算機科學學者和工程師。黑客文化圈子通常稱他為「ken」。在貝爾實驗室工作期間，湯普遜設計和實現了Unix作業系統。他創造了B語言(基於BCPL) — C語言的前身，而且他是Plan 9作業系統的創造者和開發者之一。與丹尼斯·裡奇同為1983年圖靈獎得主。

2006年，湯普遜進入Google公司工作，與他人共同設計了Go語言。

一組Ken與Dennis的照片

左Ken，右Dennis

1999年獲得美國國家技術獎 [左一：Ken | 左二：Dennis | 右一：柯林頓]

從這些老照片中，我隱隱約約看到了幾行小字，寫著：

1.與優秀之人為伍

2.互相成就

試想，有多麼重要？

3. C語言時間線

從圖中時間線，可以明顯的看出C語言的起源以及時間節點。

有時候不得不說時勢造英雄，在1969~1971年之間著名的作業系統Unix從肯.湯普遜手中誕生，作為一種大型的系統性軟體來說，極其需要一種可靠的高級語言的出現(當時的低級語言指的是彙編，因為之前的作業系統是用彙編寫的)。

這個時候的丹尼斯.裡奇也沒閒著，在對B語言改良之後，就誕生了帶有類型的C語言(據裡奇自己說，有一段時間稱這種改良的語言為NB。即：new B。不過，在我們這些吃瓜群眾眼中看來也確實NB)。

4. unix時間線

Unix的誕生與C語言被廣泛的傳播、使用，有著密切的聯繫。

上圖時間線只顯示前幾個與C語言在相同時間段內誕生的Unix版本(當然，感興趣的話，可以查詢Unix相關發展史，絕對會讓你大吃一驚。其中最著名的幾個分支：BSD、minix、Linux...)。

下面，通過在網上找得到的部分Unix內核源碼，來追溯一下C語言出現的時機。

4.1 PDP-Unix

PDP-Unix系統內核代碼文件

可以看到基本都是用彙編寫的(文件名後綴.s)。為什麼用基本這個詞呢？因為，在系統裡面有一部分命令是用B語言寫的。

4.2 First Edition Unix

First Edition Unix系統內核代碼文件

可以看到，還是用彙編寫的(文件名後綴.s)。

4.3 Second Edition Unix

Second Edition Unix系統內核代碼文件

到這個版本，已經可以看到C語言的身影了。

4.4 Unix與C語言

從C語言在Unix V2版本出現之後，Unix的V3版本開始，已經可以在Unix內核中見到大量C語言編寫的代碼。

據裡奇所說：到1973年初，現代C的基本知識已經完成。C語言和編譯器強大到，足以讓我們在當年夏天用C重寫PDP-11的Unix內核 (也就是Unix的V3版本)。

到了這個時間節點，基本可以肯定的是C語言、Unix的大部分核心都已經完善。剩下要做的就是，可移植性、標準化。

後面的故事，大家可能也聽說過：後來學術和政府組織中都在使用Unix，也正是由於Unix的風靡與興盛，帶動了C語言被廣泛的傳播、使用。

在1980年代，C語言的使用廣泛傳播，並且幾乎所有機器體系結構和作業系統都可以使用編譯器。尤其是，它已成為個人計算機的編程工具，無論是用於這些機器的商業軟體製造商，還是對編程感興趣的最終用戶，都非常受歡迎。

這也就是所謂的互相成就。

一句話概括就是：不畏得失、日漸精進，最終互相成就。

5. 第一個C語言編譯器是怎樣編寫的？

不知道你有沒有想過，大家都用C語言或基於C語言的語言來寫編譯器，那麼世界上第一個C語言編譯器又是怎麼編寫的呢？這不是一個「雞和蛋」的問題……

回顧一下C語言歷史：Tomphson在BCPL的基礎上開發了B語言，Ritchie又在B語言的基礎上成功開發出了現在的C語言。在C語言被用作系統程式語言之前，Tomphson也用過B語言編寫過作業系統。可見在C語言實現以前，B語言已經可以投入實用了。因此第一個C語言編譯器的原型完全可能是用B語言或者混合B語言與PDP彙編語言編寫的。

我們現在都知道，B語言的執行效率比較低，但是如果全部用彙編語言來編寫，不僅開發周期長、維護難度大，更可怕的是失去了高級程序設計語言必需的移植性。

所以早期的C語言編譯器就採取了一個取巧的辦法：先用彙編語言編寫一個C語言的一個子集的編譯器，再通過這個子集去遞推，進而完成完整的C語言編譯器。

詳細的過程如下：先創造一個只有C語言最基本功能的子集，記作C0語言，C0語言已經足夠簡單了，可以直接用彙編語言編寫出C0的編譯器。依靠C0已有的功能，設計比C0複雜，但仍然不完整的C語言的又一個子集C1語言，其中C0屬於C1，C1屬於C，用C0開發出C1語言的編譯器。

在C1的基礎上設計C語言的又一個子集C2語言，C2語言比C1複雜，但是仍然不是完整的C語言，開發出C2語言的編譯器 …… 如此直到CN，CN已經足夠強大了，這時候就足夠開發出完整的C語言編譯器的實現了。

至於這裡的N是多少，這取決於你的目標語言（這裡是C語言）的複雜程度和程式設計師的編程能力。簡單地說，如果到了某個子集階段，可以很方便地利用現有功能實現C語言時，那麼你就找到N了。下面的圖說明了這個抽象過程：

而這個過程也在Unix V2版本中找到了證據。

肯恩·湯普森，丹尼斯·裡奇和其他人在貝爾實驗室為PDP-11開發了Unix的第二版。它通過更多的系統調用和更多的命令擴展了第一版。此版本還看到了C語言的開始，該語言用於編寫一些命令。

此處的代碼僅是某些命令，某些庫函數和C編譯器的原始碼。c /中的文件來自 last1120c.tar.gz 磁帶，並構成了第二版Unix的有效C編譯器。

二、BCPL、B、C語言

如果想要找到一種好的方式，來進行程式語言之間的比較的話，那麼非代碼莫屬。

1. 3種語言代碼示例

下面分別使用BCPL、B、C三種語言實現一個簡單的程序：程序將三個數字a、b、c相加，並將結果賦值給sum，最後列印總和。

1.1 BCPL語言示例

LET 聲明變量

:= 符號為賦值符號 Go中也有該符號，表示函數內部局部變量。這裡感覺很有意思的一點是：最初B語言之父肯.湯普遜把:=符號改成了=符號。現在，也作為Go語言之父之一，又把:=符號請回來了(冥冥之中的命運~)。

1.2 B語言示例

B語言的語言結構

B語言代碼示例

語句auto ...是一個聲明。即，它定義了要在函數內使用的局部變量。putnumb 是一個帶參數的庫函數，它將在終端上列印一個數字。

1.3 C語言示例

2. 示例代碼中三者的區別

2.1 通過上面例子可以看出三者的區別：

C語言寫法更接近於B語言

BCPL、B語言都是無類型的語言，用word/cell表示一個固定長度的bit，C語言是有類型的

2.2 有一些地方，你可能感興趣：

++、-- 符號是Thompson發明的

&&、|| 是在C語言引入的

2.3 說明：

查了好久只找到了BCPL、B語言的部分代碼片段，至於能不能跑起來，我也不知道 ^_^

如果想要知曉三者的具體區別的話，建議閱讀丹尼斯.裡奇關於《C語言發展史》的文章

BCPL、B語言也有經歷過若干次版本迭代

C語言更接近與B語言，或著說是在B的基礎上不斷的添加了很多新特性。

三、歷史為什麼選擇C語言

1960s年代後期，貝爾實驗室對計算機系統的研究進入繁盛時期。MIT、General Electric、Bell實驗室合作的Mutlics項目以失敗而告終(1969年左右)。

就是在這個時期，Ken Tompson開始寫Mutlics的替代品，他希望按照自己的設計構造一個令人舒服的計算系統（也就是Unix）。後來在寫出第一個版本的Unix時，覺得Unix上需要一個新的系統程式語言，他創造了一個B語言。B語言是沒有類型的C，準確說B語言是Tompson把BCPL擠進8K內存，被其個人大腦過濾後的產生的語言。

由於B語言存在的一些問題，導致其只是被用來寫一些命令工具使用。恰好在這個時期，Ritchie在B語言的基礎上，進行了重新的設計改良，從而誕生了C語言。

1973年，C語言基本上已經完備，從語言和編譯器層面已經足夠讓Tompson和Ritchie使用C語言重寫Unix內核。後來，Unix在一些研究機構、大學、政府機關開始慢慢流行起來，進而帶動了C語言的發展。

1978年，K&R編寫的《The C Programming Language》出版，進一步推動了C語言的普及。

用一句話總結就是：對的時間、對的地點，出現了對的人以及工具 (Unix與C語言的關係，有點像GNU與Linux kernel的關係，都是互相成就)。

四、標準C庫及代碼

C語言及其標準經過若干次迭代之後，就成了今天大家看到的樣子。其標準中指定了很多C標準庫，而不同的系統都有自己不同的代碼實現。

當然，Linux內核中也有實現了標準C庫的代碼，下面一起欣賞她的美。

1. 標準C庫

ANSI C共包括15個頭文件。1995年，（NA1）批准了3個頭文件增加到C標準函數庫中。C99標準增加6個頭文件。C11標準中又新增了5個頭文件。

至此，C標準函數庫共有29個頭文件：

2. linux/lib/string.c

下面列出3個字符串處理函數 strcpy()、strncpy()、strncat()。代碼出自Linus Benedict Torvalds之手，為什麼這麼說？看代碼頭部注釋，還是那個熟悉的味道stupid。看過git原始碼的人應該也會知道，git源碼中也有類似注釋。

五、廉頗老矣，尚能飯否

經歷過幾十年的風雨洗禮，C語言可謂風光無數，這世界上隨處可見它的身影。但是，同時在一些人眼裡，可能覺得C語言已是暮年(將近50歲)、老矣。如同下圖：

如果你真這樣想，那你就錯了。

TIOBE 2020-09 程式語言排行榜告訴你，C語言寶刀未老，還是那個風採耀眼的少年。

個人想說的是，只要計算機還是基於馮諾依曼體系結構，晶片還是基於物理製程。那麼，都會有一片C的天空。因為，她知道一個最接近天空的地方(C是最接近彙編、機器語言的高級語言之一)。

*總結：

猛然間發現已經到了總結，但是還覺得仍舊意猶未盡，這並不是我心目中最真實的那個她。但是，我還是希望你看完本文之後，能夠多少了解與熟悉C的美與真實。