作者 | Shalitha Suranga 譯者 | 冬雨 ?

數以百計的 C/C++ 替代品將會出現，但 C/C++ 將永遠與我們同在！

每個 CPU 都帶有一種稱為 ISA（指令集架構）匯編的電路語言。ISA 程序集是一種硬件語言，由基本數據操作、數學計算和結構化編程（即 jmp）的操作組成。但是，為每個計算需求編寫匯編代碼無疑是耗時的，因此過去的程序員發明了對人類友好的語言和編譯器。

計算機科學家先驅 Dennis Ritchie 為 Unix 操作系統的研發需求實現了 C 語言。在這段時期，整個計算機技術領域都在進行基礎的最初建設，所以幾乎所有的程序員都使用 C 語言來構建早期的計算程序，比如編譯器、操作系統、數據庫軟件和網絡程序。后來，C++ 擴展了 C 語言，保留了 C 語言的性能特點，一門具有更多開發人員特性的新的編程語言誕生了。

在 20 世紀 20 年代，程序員實現了 C/ C++ 的備選品，如 Go、D、Rust 和 Carbon，它們具有 C/ C++ 從未提供的各種特性。但這些語言仍然只是 C/ C++ 的備選品，而不是替代品，原因如下：

1C 和 C++ 是基礎語言

如果我們追根溯源當今活躍在我們生命中的每一款計算機程序，總會發現它們誕生自 C 或 C++。想想你現在在做什么，你可能在谷歌 Chrome 上讀到這篇文章，Chrome 開源瀏覽器 (Blink 渲染引擎、V8 和瀏覽器應用程序) 是用 C++ 寫的。假如你在 GNU/Linux 上運行 Chrome，Linux 內核是用 C 寫的。MySQL，最流行的關系數據庫管理系統，是用 C/ C++ 寫的。所有流行的操作系統都為內核函數提供了核心 C 或 C++ API。

即使存在穩定的 C/ C++ 替代方案，許多程序員仍然喜歡用 C 或 C++ 進行系統編程。在大多數情況下，程序員選擇 C++ 是因為它是與操作系統級 API 通信的最佳語言。例如，谷歌用 C++ 編寫了 Flutter 引擎：

Flutter 引擎使用 C/ C++ 應用 GTK 庫函數，截圖由作者提供

數十年來，計算領域的大多數核心組件都使用 C/ C++ 作為實現語言，C/ C++ 語言也長期維持著語言語法的標準。打造 C/ C++ 的替代品就像在所有的建筑工程完工之后改變房子的地基。

2C 和 C++ 完全控制我們所寫的內容

在編寫源代碼時，C/ C++ 可以自由地處理程序資源。例如，C/ C++ 允許你直接分配 / 釋放用于存儲數據元素的物理內存。C/ C++ 提供了一種使用本機操作系統級線程的方法，而不是像 Go 那樣管理單獨的并發運行時。C/ C++ 沒有提供自動內存管理 (垃圾回收) 特性，因此程序員應該謹慎有效地防止內存泄漏。看看 Meta 的 Folly 庫源代碼是如何實現手動內存管理策略的：

Meta 的 Folly 庫使用了手動內存管理功能

自動內存管理和內存處理的限制無疑是使語言變得現代、高效和更抽象的好方法，但是這些特性會在語言運行時產生性能開銷，并降低程序員的自由度。

C 和 C++ 不限制內存訪問，提供手動的內存管理操作，讓程序員按照自己的意愿控制程序，從而把自由給了程序員。當你用 C/ C++ 編寫程序時，你的源代碼將有效地執行你指示的操作，就是這樣。

3C 和 C++ 確實又快又高效

一個特定程序的效率取決于兩個主要因素：程序員使用的算法的時間復雜度和二進制程序的效率。毫無疑問，我們可以控制算法的復雜性，因為我們可以通過更新源代碼來改變它們。另一方面，二進制文件是編譯器生成的，因此我們無法輕易從這方面提高效率。

但是，我們可以選擇一個能夠生成快速有效的二進制文件的編譯器。GNU 編譯器生成特定于平臺的二進制文件，而不嵌入專用的運行時環境。C 編程執行模型使用 crt0 匯編指令段中定義的最小啟動代碼。看看下面的例子，Linux 上的 crt0 部分：

在 C 語言中 main 函數之前執行的啟動代碼

C++ 無疑是一門復雜的語言，但它不像 Python 和 Golang 那樣提供更高的抽象。此外，它還為你提供了一種使用首選標準語言版本 (即 C++ 14) 進行編譯的方法。因此，自現代 C++ 特性使 C++ 開發復雜化以來，你可以只使用 C++ 中最小的特性。C++ 已經有 30 多年的歷史了，并且從早期計算時代開始就對其性能進行了優化。

4C 和 C++ 是學術友好型語言

程序員編程通常始于職業生涯的不同階段。一些程序員在他們上學的時候就使用第一臺計算機設備學習編程。然而，大多數程序員都是在大學期間提高他們的編程技能的。幸運的是，幾乎所有的大學都是為了讓學生有機會學習計算機程序如何與硬件組件一起工作而開始教授了 C 語言編程。我寫了以下文章來進一步解釋計算機程序是如何與硬件連接的：

編寫優化代碼前需要知道的 5 件事：

https://levelup.gitconnected.com/5-things-to-know-before-you-write-optimized-code-3ca424110db1

這些事實有助于您以優化的性能給硬件和程序員留下深刻印象：

https://levelup.gitconnected.com/5-things-to-know-before-you-write-optimized-code-3ca424110db1

后來，大多數大學教授 C++ 的數據結構和算法基礎知識，而不使用 C++ 的復雜部分。大學生通常在學習了與算法相關的課程后，就會進入競爭激烈的編程領域。大多數有競爭力的程序員都喜歡 C++，因為它速度快，內置的最優數據結構可用性高，語法少。

Rust 無疑是一種很好的語言，具有內存安全、高性能和內置特性，但是 Rust 語法對于第一次編寫代碼的開發人員并不友好。對于工業用途來說，如果你的團隊希望獲得類似 C 語言的最小的高效代碼和類似 python 的開發環境，Go 是一種很好的語言。但是，對于學術用途來說，Go 的抽象太過簡單，并且不能與傳統的偽代碼保持一致，所以學術講師永遠不會用 Go 來替代 C/ C++。

下面的文章解釋了為什么每個程序員都應該用 C 語言開始編程：

為什么每個開發人員都應該使用 C 語言開始編程：

https://shalithasuranga.medium.com/why-every-developer-should-start-programming-with-c-39b3a87392bf

你可以從任何一種語言開始編程——但是從 C 開始有更多的好處！

https://shalithasuranga.medium.com/why-every-developer-should-start-programming-with-c-39b3a87392bf

5現代替代方案仍然需要 C，它們專注于不同的目標

如前所述，所有 POSIX 操作系統和非 POSIX 操作系統 (即 Windows) 都提供了一個 C 庫來處理內核操作，因此從 C/ C++ 調用內核特性很容易，因為我們不需要編寫特定于語言的綁定或第三方包裝器。一些操作系統甚至預先包含 GNU C/ C++ 編譯器和調試器來促進 C/ C++ 的開發。如果我們使用 Rust 和 Go，需要特定于語言的第三方綁定來與操作系統 API 通信。現代替代語言仍然提供了調用 C 代碼的方法。例如，Go 提供 Cgo 特性來調用 C 代碼。

幾乎所有的 C/ C++ 替代方案都力求用與 C++ 截然不同的語言語法來提供缺少的 C++ 特性。如果程序員在尋找 C/ C++ 的替代方案，他們通常會期望一個平穩且耗時較少的遷移過程。此外，他們也不期望學習一門新語言來為他們不喜歡的 C/ C++ 特性找到解決方案。

程序員們針對低層次編程用例設計和改進了 C 語言，沒有一種現代語言是完全針對 C 語言的目標而創建的。C++ 使 C 語言更具有未來感，并自低級編程階段進行了提升。Rust、Go、D 和 Carbon 都是 C/ C++ 的備選品——而不是替代品，這些備選品都有自己的未來目標。

下面的文章解釋了為什么每個程序員在他們的職業生涯中都需要學習 C++ 語言：

為什么每個程序員都應該在他們的職業生涯中學習 C++：

https://levelup.gitconnected.com/why-every-programmer-should-learn-c-during-their-careers-959e1bc2ea68

掌握 C++ 并不是一件容易的事，但是一旦你做到了，你將獲得無價收益：

https://levelup.gitconnected.com/why-every-programmer-should-learn-c-during-their-careers-959e1bc2ea68

6結語

以前的程序員在 C/ C++ 進化時期書寫了我們的計算機歷史。他們用 C 和 C++ 構建操作系統內核、編程語言、數據庫系統、移動操作系統和網絡軟件。多虧了 C/ C++，現在幾乎所有的現代 Web 服務都能工作。例如，最流行的 Web 服務器軟件，如 Apache HTTP 和 Nginx，就是使用 C/ C++ 作為實現語言。以前的程序員幾乎用 C/ C++ 編寫了所有流行的內部網絡瀏覽器和網絡軟件組件。Web 開發人員喜歡選擇 Java 和 Node.js 用于 Web 服務，但 Java 和 Node.js 都是因 C/ C++ 而來的。

一些程序員認為像 Rust、Go、D 和 Carbon 這樣的流行語言可以替代 C/ C++。同時，一些程序員考慮使用這些語言作為 C/ C++ 的備選品，認為它們在未來可能取代 C/ C++。這些現代語言是為特定的目的和需求而設計的——而不是取代 C/ C++。

微軟創建了 TypeScript，但我們仍然使用 JavaScript。Jetbrains 創造了 Kotlin，但我們仍然使用 Java。數以百計的 C/ C++ 備選品出現了，但程序員仍將使用 C/ C++，因為重寫面向 C/ C++ 的計算機歷史是不現實的。這并不意味著 C 和 C++ 是最好的語言——在某些方面 (例如復雜性、內存安全性等)，備選語言可能比 C/ C++ 更好，但它們無法進入 C/ C++ 的領域，因為以前的程序員用 C 和 C++ 編寫了整個現代計算機歷史。

譯者介紹：

冬雨，小小技術宅一枚，現從事研發過程改進及質量改進方面的工作，關注研發、測試、軟件工程、敏捷、DevOps、云計算、人工智能等領域，非常樂意將國外新鮮的 IT 資訊和深度技術文章翻譯分享給大家，已翻譯出版《深入敏捷測試》、《持續交付實戰》。

編輯：黃飛

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