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C语言的历史

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本文记述了C语言自20世纪70年代至今的历史及发展。

早期發展[编辑]

肯·汤普逊和丹尼斯·里奇,是C程式語言的开发者.

C語言最早由丹尼斯·里奇(Dennis Ritchie)為了在PDP-11電腦上運行的Unix系統所設計出來的程式語言,第一次發展在1969年到1973年之間。

C源于BCPL语言,后者由馬丁·理察德(Martin Richards)于1967年左右设计实现。BCPL是一门"无类型"的编程语言:它仅能操作一种数据类型,即机器字(machine word)。1970年,肯·汤普逊为运行在PDP-7上的首个Unix系统设计了一个精简版的BCPL,这个语言被称为B语言,它也是无类型的。

Unix最早運行在PDP-7上,是以組合語言寫成。在PDP-11出现後,丹尼斯·里奇與肯·汤普逊着手將Unix移植到PDP-11上,无类型的语言在PDP-11上愈发显得不合适。PDP-11提供了多种不同规格大小的基本对象:一字节长的字符,两字节长的整型数以及四字节长的浮点数。B语言无法处理这些不同规格大小的对象,也没有提供单独的操作符去操作它们。

C语言最初尝试通过向B语言中增加数据类型的想法来处理那些不同类型的数据。和大多数语言一样,在C中,每个对象都有一个类型以及一个值;类型决定了可用于值的操作的含义,以及对象占用的存储空间大小。

1973年,Unix作業系統的核心正式用C語言改寫,這是C語言第一次應用在作業系統的核心編寫上。

1975年C语言开始移植到其他机器上使用。史蒂芬·強生英语Stephen C. Johnson实现了一套「可移植编译器」,这套编译器修改起来相对容易,并且可以为不同的机器生成代码。从那时起,C在大多数计算机上被使用,从最小的微型计算机到与CRAY-2超级计算机。C语言很规范,即使没有一份正式的标准,你也可以写出C程序,这些程序无须修改就可以运行在任何支持C语言和最小运行时环境的计算机上。

C最初在小型机器上实现,并且继承了一系列小语种编程语言的特点;与功能相比,C的设计者更倾向于简单和优雅。此外,从一开始,C语言就是为系统级编程而设计,程序的运行效率至关重要,因此,C语言与真实机器能力的良好匹配也就不足为奇。例如,C语言为典型硬件所直接支持的对象:字符整数(也许有多种大小),以及浮点数(同样可能有多种大小)提供了相应的基本数据类型。[1]

K&R C[编辑]

《C程序设计语言》第一版封面

1978年,丹尼斯·里奇布萊恩·柯林漢合作出版了《C程序设计语言》的第一版。書中介紹的C語言標準也被C語言程式設計師稱作“K&R C”(柯里C),第二版的書中也包含了一些ANSI C的標準。

K&R C主要引入了以下语言特性:

  • 标准I/O库
  • 结构(struct)类型
  • 长整数(long int)类型
  • 无符号整数(unsigned int)类型
  • 把运算符=+=-改为+=-=。因为=+=-會使得編譯器不知道使用者要處理i = -10還是i =- 10,使得處理上產生混淆。

即使在後來ANSI C標準被提出的許多年後,K&R C仍然是許多編譯器的最低標準要求,許多老舊的編譯仍然運行K&R C的標準。[2]

ANSI C 和 ISO C[编辑]

1989年,C语言被美國國家標準協會(ANSI)标准化,編號為ANSI X3.159-1989。這個版本又稱為C89。标准化的一个目的是扩展K&R C,增加了一些新特性。

  • void 函数
  • 函数可以返回 structunion 类型
  • void * 数据类型

1990年,国际标准化组织(ISO)成立 ISO/IEC JTC1/SC22/WG14 工作组,来规定国际标准的C语言,通过对ANSI标准的少量修改,最终製定了 ISO 9899:1990,又稱為C90。随后,ANSI亦接受國際標準C,並不再發展新的C標準。[3]

K&R C语言到ANSI/ISO标准C语言的改进包括:

  • 增加了真正的标准库
  • 新的预处理命令与特性
  • 函数原型允许在函数申明中指定参数类型
  • 一些新的关键字,包括 constvolatilesigned
  • 宽字符、宽字符串与多字节字符
  • 对约定规则、声明和类型检查的许多小改动与澄清

WG14工作小组之後又於1994年,对1985年颁布的标准做了两处技术修订(缺陷修复)和一个补充(扩展)。下面是 1994 年做出的所有修改:

  • 3 个新的标准库头文件 iso646.h、wctype.h 和 wchar.h
  • 几个新的记号与预定义宏,用于对国际化提供更好的支持
  • printf/sprintf 函数一系列新的格式代码
  • 大量的函数和一些类型常量,用于多字节字符宽字节字符[4]

C99[编辑]

在ANSI的标准确立後,C语言的规范在一段时间内没有大的变动,然而C++在自己的标准化建立过程中继续发展壮大。《标准修正案一》在1994年为C语言建立了一个新标准,但是只修正了一些C89标准中的细节和增加更多更广的国际字符集支持。不过,这个标准引出了1999年ISO 9899:1999的发表。它通常被称为C99。C99被ANSI于2000年3月采用。

C11[编辑]

2011年12月8日,ISO正式发布了新的C语言的新标准C11(之前被称为C1X),官方名称为ISO/IEC 9899:2011。新的标准提高了对C++的兼容性,并增加了一些新的特性。这些新特性包括泛型、多執行緒、帶邊界檢查的函式、匿名結構等[5]

C18[编辑]

C18没有引入新的语言特性,只对C11进行了补充和修正[6]

C2x[编辑]

C2x引入了一些新特性。目前可以确定的是,C2x标准将加入符合IEEE标准的十进制浮点数,这使得计算机能够精确地储存浮点数[7]

参考资料[编辑]

  1. ^ Stephen Prata. C Primer Plus(第5版). 北京: 人民邮电出版社. 2005年2月: 3–4. ISBN 9787115130228 (中文). 
  2. ^ Dennis M. Ritchie,Brian W. Kernighan. C程序设计语言. 北京: 机械工业出版社. 2004年1月. ISBN 9787111128069 (中文). 
  3. ^ Stephen Prata. C Primer Plus(第5版). 北京: 人民邮电出版社. 2005年2月: 12. ISBN 9787115130228 (中文). 
  4. ^ JTC1/SC22/WG14 - C. [2020-06-10]. (原始内容存档于2020-06-13). 
  5. ^ ISO/IEC 9899:2011 (PDF). [2020-06-10]. (原始内容存档 (PDF)于2018-03-29). 
  6. ^ ISO/IEC 9899:2018 (PDF). [2020-06-10]. (原始内容存档 (PDF)于2020-07-22). 
  7. ^ ISO/IEC 9899:202x (PDF). [2020-06-10]. (原始内容存档 (PDF)于2020-06-10).