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为什么我十分喜欢C,却很不喜欢C++

gowuye 2024-04-25 04:45 4 浏览 0 评论

作者 | Kostya Shishkov
译者 | 弯月 责编 | 欧阳姝黎
出品 | CSDN(ID:CSDNnews)

以下为译文:

虽然 C 语言并不是我所学的第一门语言,也不是我的最后一门语言,但是我仍然非常喜欢 C,当需要写程序时,我的第一选择还是 C。同时,我也会关注现代编程语言及其发展趋势,而且我还使用 Rust 编写了自己的业务爱好项目。那么,为什么我没有抛弃 C 而选择其他语言呢?我对于 C++的看法又是如何的呢?


为什么说C不是最好的语言?

首先,这个世上没有最好的编程语言。每种语言都有独特的优势以及适用情况,所以尽管你可以在 Excel 中编写光线追踪程序,但最好还是使用其他语言。因此,我们都需要了解编程语言的限制,不要抱怨 Web 服务器不是用 Fortran 编写的,也不要抱怨基本没有任何应用使用 Perl 或 C++作为内部脚本语言。我认为 C 语言不太理想的方面包括以下几点(除了 C 比较老,发展不快之外,当然还与个人的喜好有关)。

其次,有些时候,C 的语言不够明确。比如,*可以是二进制乘法运算符、一元解引用运算符,也可用于声明指针。

再者,有些情况不够安全,例如越界访问数组这种极其常见的错误都没有运行时检查,这一点连 Borland Pascal 都比不了,更不用说更现代的编程语言了(尽管你会为了提高性能关闭这个编译选项)。此外,指针让我们很难保持一切井然有序。再加上一些其他情况,比如调用函数不需要事先声明原型,这样很容易将错误类型的参数传递给函数。

最后,C 的标准库非常有限。有些编程语言甚至拥有开箱即用的 Web 服务器(或者至少有构建 Web 服务器所需的所有模块),但 C 标准库甚至连 Web 服务器的容器也没有。


为什么我还是喜欢C?


尽管如此,我还是十分喜欢 C,因为它是一种简单的语言。从某种意义上说很简单,很容易表达自己的想法以及期望。

举个例子,假设两个数组有两个偏移量,其中一个可以为负数,如果使用C语言编写,则可以写成:

arr[off1 + off2]

如果是Rust,则需要写成:

arr[((off1 as isize) + off2) as usize]

通常,C 的循环也比 Rust 的迭代器组合更为简洁(当然 Rust 也允许使用前一种方式,但 linter 并不满意,它会建议你使用迭代器来代替)。类似地,memset()和 memmove()也是功能十分强大的工具。

在大多数情况下,你都可以预见到编译的结果,即对象在内存中的表示方式,以及如何通过不同的方式理解编译后的结果(新版 C 标准中这一点变得更困难,这都要怪 C++,我稍后再详细介绍)。另外,你也很清楚函数调用的结果等等。由于这个原因,C 被称为可移植的汇编语言,所以我非常喜欢 C。

我们拿汽车做个类比,C 语言就像一辆跑车,拥有手动变速箱,可以提供最佳性能,但是如果你不熟悉离合器和挂挡操作,那么变速箱很容易被损坏,甚至可能损坏发动机,当然,油门踩得过大也有可能冲出马路。然而,与自动变速箱相比,这种车辆的发动机能量更大,而且你可以预测性能,还可以炫车技,这些在其他车辆上都是不可能的。


这与C++有什么关系?


下面,我们来说一说 C++,其实我不讨厌 C++。我不能否认,与 C 相比, C++ 拥有两个优点:

  • 更好的程序结构:C++ 拥有命名空间和类,而且在某些方面Simula还是很出色的。

  • 拥有 RAII 概念:一个简单的例子就是 C++ 拥有构造函数,可在创建对象时初始化对象;还拥有析构函数,在销毁对象时,做一些清理的工作。这个概念进一步发展,就接近 Rust 的生命周期了。

另一方面,C++ 有两个特征,我非常不喜欢。

首先是这门语言的整体性质。其他编程语言拥有的流行功能最终都会进入 C++。因此,每过几年,C++标准就会添加一些新功能。最终,这门语言就变得有点怪异,没人能够完全掌握,而且许多功能都是抄袭的其他语言。基本上每个人在编写代码的时候,都会选择一个 C++的子集,然后忽略其他功能的存在。另外,我们究竟应该使用哪个 C++版本的功能,并没有一套标准的方法。Rust 在包的范围内提供了版本管理。据我所知,C++也曾尝试过引入“代际”的概念来实现同样的功能,但没有成功。我经常听到有人独自编写 C 编译器,却从来没听说过有人编写 C++编译器。

其次,实际上 C++不仅是多种语言,而且还是一种元语言(即模板)。我了解 C++的创建初衷,也同意它对于与类型无关的代码的处理,比 C 预处理器更好。但实际上,它产生的代码十分可怕,原本是“头文件仅包含声明,实现放在编译好的代码中”,变成了“头文件包含所有项目会用到的代码”。我不喜欢过于冗长的编译时间,但这种方式只能让情况更糟。

最后,我觉得 C++的出现反而给 C 带来了约束以及不良影响。我不是在讨论 C/C++,也不是指 C 与 C++的共通之处,我讨论的是耦合对标准和编译器都有不良影响。一方面,C++建立在 C 之上,从而得到了极大的发展;另一方面,如果 C++中没有 C 遗留下来的大多数功能的话,情况可能会更好(当然,C++曾设法通过淘汰的方式逐步放弃某些 C 功能,但对于旧功能的支持仍然存在)。但是,C++ 24 能够在 C++ 21 的基础之上,发展成为一门独立的编程语言吗?大多数过时的功能都可以抛弃吗?我对此表示怀疑。


C++编译器对C的影响


实际上,C 语言被当成了没有某些功能的 C++。比如微软的 C 编译器直到2015 版才开始支持 C99 功能(即便如此,它还是以 bug 修复 bug 的方式来支持兼容性,因为客户可能会震惊地发现可变参数宏居然可以运行)。但是,无论是标准的编译器还是其他编译器中都可以看到相同的方法,这些都是相关的问题。

主要问题在于,C 和 C++标准都是根据编译器开发人员的反馈而编写的,而且大多数都是 C++开发人员(有些人对现实世界编程一无所知,而且他们还认为现实世界的做法与自己的观点完全吻合,真是令人窒息的操作)。虽然我也没有遵循标准的开发程序,但是我很确定 C99 及其后版本中令人讨厌的诸多功能皆来自那些编译器开发人员。他们只从 C++的角度出发考虑,而且还将这些功能强加给了 C,还美其名曰简化编译器。

当然我指的是“未定义的行为”以及编译器的处理方式。这已成为一大毒瘤(只要你的代码依赖于二进制补码算术,就会被认定具有未定义的行为,编译器会抛弃整块代码)。

在我看来,以下四种行为尽管不值得提倡,但前两个也并非不可接受:

  • 依赖于体系结构的行为(即依赖于 CPU 体系结构的行为)。包括绝大部分算术运算。例如,如果我知道目标及其使用了两个协处理器,为什么编译器会选择另一种方式,仅仅是为了获得理论上的优化?同样的问题也适用于移位运算。如果我知道 x86 会忽略移位偏移量的高比特,在 ARM 上负的左移相当于右移,那么为什么不能专门针对该体系结构编写程序呢?毕竟,连整数的大小在不同平台上都不一样。这种不可移植性只需警告就好,让用户自行处理。

  • 指针魔法和类型双关。这似乎又是编译器优化带来的限制。我同意,在重叠的内存区域上使用 memcpy(),不同的实现可能会给出不同的行为(现代的 x86 实现会从区域尾部开始复制),而且还依赖于地址的相对位置,但其他的规则就没什么道理了。例如,无法使用两个不同类型的指针同时操作同一块内存区域。我无法想象为什么这种行为被禁止,其原因只可能是编译器优化。这样就不可能利用联合体将整数转换成浮点数。Linus 也曾吐槽过这一点,我就不用重复了。但在我看来,这样做的目的或者是更好的编译器优化,或者是出于 C++的要求(由于类型跟踪的要求)。

  • 实现中定义的行为(即超出 C 标准规定的行为)。我常用的例子就是函数调用:根据调用的习惯约定和编译器的实现,函数的参数的求值顺序可能完全是随机的,因此 foo(*ptr++, *ptr++, *ptr++)的结果是未定义的,因此即使你知道目标体系结构,也不应该依赖于这种行为。

  • 完全未定义的行为。最常见的例子就是在一条语句中改变变量状态,例如著名的 I++ + i++,或者更甚的 *ptr++ = *ptr++ +*ptr++。

由于 C++比 C 更高级(尽管它由许多来自 C 的特性,但都不建议使用,应该使用 reinterpret_cast<>代替类型转换,用引用代替指针,等等),所以不要期待 C++程序员能够像 C 程序员那样理解底层代码。当然,由于 C++程序员占绝大多数,C/C++的耦合也极其常见,所以 C 编译器通常会进行扩展以支持C++,并使用 C++重写,以适应其复杂度。所以很不幸,你不得不使用 C++编译器来编译 C 编译器(还好我们还有 LCC、PCC 和 TCC 等纯 C 编译器)。


总结


总的来说,我喜欢C所处的中层位置,它既可以完成一些底层的实现,例如轻松地操作内存,同时又可以享受高级语言的好处。另一方面,我对C++强烈的不满来自其在设计上的选择,而且这些设计影响了C标准和编译器。

至少我不可能用 C90 特别版取代 C90,并假装原来的版本不存在。

原文链接:https://codecs.multimedia.cx/2021/05/why-i-still-like-c-and-strongly-dislike-cpp/

声明:本文由CSDN翻译,转载请注明来源。

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