今时今日，C还适合当下之所需么？

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2022-04-01 15:25 146阅读 0赞

本文来源于我在InfoQ中文站翻译的文章，原文地址是：http://www.infoq.com/cn/news/2013/01/C-Language

来自Couchbase的Damien Katz认为C依然是非常适合于后端编程的一门语言，然而有的开发者则觉得C有太多的瑕疵，他们支持C++或是Java，还有一些人连这两种语言也不喜欢。

在最近一篇题为[The Unreasonable Effectiveness of C][]的博文中，CouchDB的创建者Damien Katz表示C依然是非常适合于后端编程的一门语言，虽然现在已经有了很多更加现代化的语言，如C++、Java、甚至是Erlang或是Ruby，但他还是非常支持C语言。Katz并不是认为C就是比其他任何语言都要好，但在“重点考虑性能与可靠性等场景下，C是很难被打败的”——这段话援引自Damien Katz随后的一个帖子，旨在[澄清自己的立场][Link 1]。

虽然一开始使用Erlang编写了CouchDB的很多代码，但在花费了“2+个人月来处理Erlang VM中的一个崩溃问题”之后，Katz感到非常不爽。

> 我们浪费了大量时间追踪核心Erlang实现中的一些问题，不敢保证发生什么以及原因，我们觉得也许问题出现在我们自己的插件C代码中，希望我们自己能够发现并修复问题。但事实并非如此，这是核心Erlang中的一个竞态条件Bug。我们只能通过Erlang的代码查看器来找到这一问题。对于那些对计算机进行了过多抽象的编程语言来说，这是个很基本的问题。

出于这一点以及性能因素，Katz决定逐步重写，“将Couchbase的代码换成C，并将其作为大多数新特性的首选实现语言”。有趣的是，C证明了“当我们遇到问题、调试与修复问题时，C更具备可预测性。长远来看，C的生产力更高”。

Katz列出了对于后端来说，C要优于更高层次语言如C++、Java等的若干原因：

*  **表现力**——“C的语法与语义非常强大且具有极强的表现力。凭借C，我们既能预测高层算法，又能预测低层的硬件。它的语义非常简单，语法足够强大，能够极大降低认知上的负担，让程序员专注在重要的事情上”。
 *  **简单**——“C是一种弱、静态类型语言，其类型系统非常简单。我们所说的弱最后会变成一个优点：C APIs的“表面”是非常简单且小巧的。相对于大多数框架来说，C的一个明显趋势与文化就是创建小型的库，对简单类型进行轻量级的抽象”。
 *  **速度与内存使用**——“C是速度最快的语言，无论是部分还是完整的基准都表明了这一点。它不仅仅运行时是最快的，其内存使用与启动时间也是效率最高的。如果需要在空间与时间上进行折衷，那么C并不会对你隐藏任何细节信息，我们可以很容易地做出估计”。
 *  **更快的开发周期**——“对于开发者效率与生产力来说最为重要的就是‘构建、运行与调试’周期。周期越快，开发的交互性就越好，你就更容易处在任务的流态上。相对于所有主流的静态语言来说，C拥有最为快速的开发交互性”。
 *  **调试**——"对于纯C代码来说，你可以查看调用堆栈、变量、参数、线程局部变量、全局变量，基本上可以查看到内存中的一切。这是非常有用的，特别是当你遇到了问题，这个问题在运行的服务器进程中出现了多日，并且无法重现的情况下更是如此。如果在更为高层的语言中失去了这个上下文，那么你就等着痛苦去吧"。
 *  **跨平台**——“有一个标准化的应用二进制接口（ABI），可为现有的所有操作系统、语言与平台所支持。它无需运行时，也不需要其他额外内容。这意味着你使用C所编写的代码并非仅仅可由C代码中的调用者所调用，还可以由现有的所有库、语言与环境所调用”。

Katz也认为C有“很多瑕疵”：

> 没有范围检查，不小心就会导致内存出现问题、存在野指针与内存/资源泄露情况、对并发的附加支持、没有模块、没有命名空间。错误处理非常麻烦且冗长。很容易就会搞出一堆错误，调用堆栈也找不到了，恶意输入会控制你的进程。闭包？哈哈

Katz对C的强烈偏爱源自突破Couchbase性能极限的需求以及调试问题（问题是C插件与Erlang VM联合使用所导致的）。他并不认为C++、Go或是D能够替换C，但他认为[Rust][]可能会成为“梦想之语言”，只要它能实现“类似于C的性能而且能够做到与Erlang安全的并发和内建的健壮性”。

Katz的帖子在[Reddit][]与[Hacker News][]上可谓是一石激起千层浪，有很多开发者谈到了C的优点，也有人建议其他语言。[robinei][]加入到了[字符串操作][Link 2]与错误检测激战当中：

> 我总想回到C（从C++等语言中），当我真的这么做了时，我发现不少地方通常都是很简单的，感觉真棒！  
>   
> 但接下来我需要进行字符串操作，或是这类笨拙的方法。  
>   
> 这时会出现很多分配操作，每一个都需要一个显式的free搞得我太痛苦了。我尝试通过arena allocators树来解决这个问题，就像Go中的slice-strings，但最终C还是缺乏一些语法工具（命名空间前缀函数），这导致结果变得非常笨拙（将一切都分配到arenas中也是非常痛苦的）。  
>   
> 我发现由于要进行显式的错误检测，源代码文件长度增加了一倍（这种情况不常发生，但在诸如sqlite等一些库中，任何操作都有可能失败）。  
>   
> 还有很多方面导致我精疲力竭，我觉得非常不满意。  
>   
> 综上所述，我从哪儿来的还是回哪儿去吧，通常是C++。

[madhadron][]提出了“[更加现实的C][C]”：

> C能够在PDP-11上很直接地编译成快速的机器码。  
>   
> C的标准库就是个笑话。它的缺点，特别是字符串相关的处理，是过去40年众多安全漏洞的罪魁祸首。  
>   
> C的工具根本不值得吹嘘，特别是与同辈的Smalltalk和Lisp相比。人们所使用的大多数C调试器都是命令行。根本没法和Squeak或是Allegro Common Lisp的标准调试器相比。  
>   
> 声明快速的C构建/调试/运行周期令人沮丧。表面上看起来很快，因为C++在这个领域是失败的。如果你想知道如何加快构建/调试/运行周期，那么请看看Turbo Pascal吧。  
>   
> 你可以通过标准ABI在所有Unix上调用C，虽然这么说没错，但原因却是因为C的普遍存在性而已。

[geophile][]对上述内容[持不同看法][Link 3]：

> C/C++/Java，这是程序员视角的石头/剪刀/布。  
>   
> 多年以前，我从C开始，我发现自己用宏和库为声明与函数提供了很多很有用的组合。我发明了对象，同时也发现了C++。  
>   
> 长久以来，我一直是个快乐的C++用户，很早就开始了（还是cfront时代）。但我被语言的复杂性搞崩溃了，特别是特性之间微妙的交互，我厌倦了内存管理，渴望Java，而它又适时地出现了。  
>   
> 我很开心。在学习语言时，我肯定我漏掉了某些东西。每个对象都在堆中么？真是如此么？真的没有办法将一个对象在物理上嵌入到另一个对象中么？但其他一切都很棒，我不介意这一点。  
>   
> 现在我在编写一些系统，这些系统会占用很多内存，包含成千上万的对象，有些对象很小，有些则很大。每个对象的代价快要搞死我了。GC调优是个梦魇，我正在实现子分配模式。我编写了微基准，比较普通对象与序列化为字节数组的对象。由于C++已经变得太恐怖了，比令我焦头烂额的早期版本还要复杂，因此我又渴望C了。  
>   
> 现在的我不再喜欢任何语言了。

对于某些人来说，C看起来瑕疵太多，已经不适应现代的生产力要求了，但还有不少人依然能够很好地使用C，尽管它有很多怪癖。开发者社区还是应该避免语言之争，而是更好地权衡每一种语言，根据项目需求与自身技能选择最合适的语言。毕竟，没有一种语言是完美的。

此文在InfoQ英文站也引来了众多读者的讨论，下面摘取部分读者的评论供大家参考。

读者Mark Peskin说到：

> 嗯，我喜欢C。它很简单，没有C++那些庞大且有瑕疵的面向对象特性。然而，使用C编写大型、可扩展、模块化的企业应用需要大量规则，这些规则在大型的软件企业中几乎是无法维护的。我认为C的一个问题是它会引诱聪明的开发者编写高度优化的代码，充满了memcpy()与指针运算，以此“打败编译器”，这对于其他开发者来说几乎无法理解（如果不信，你去读读BSD内核代码吧）。  
>   
> 总的来说，如果有很多开发者在开发大型、复杂且长期的项目，那么我认为你最好使用Java（或是Scala等语言）。将C用在那些偶尔出现的场景中吧，这时你可能真的需要本地代码，使用基于消息的系统将二者集成起来（JNI不行）。C++？还是算了吧。

读者Josh Long说到：

> 回应Katz关于C的问题。  
>   
> 我同意Mark的观点，在某种程度上，也认可Damien的看法。  
>   
> Damien提到的一点是我们很少在C中看到真正大型、全面的框架，比如APIs。如果构建小型、某个方面的API（通过一些typedefs/structs与函数作为“契约”），那么我们可以很轻松地将库“导出”并重用。我觉得这是C最适合之处。我从来不会因为性能问题而使用C，但使用C实现某些功能则是更为轻松的事情（内核编程、嵌入式编程、处理硬件、所依赖的APIs并未在更高层次的语言如Java、Ruby、Python等进行过抽象的功能）。  
>   
> 我还尽量不使用C编写具有完整功能的系统，只是因为它对于大型项目来说不具备“可伸缩性”。使用C编写的大型项目最终的结果都是重新编写了很多东西（比如说对象与命名空间等）。恕我直言，真的没有多少领域需要从头到尾都用C不可。当然了，一些例外是系统级组件，比如说操作系统（Linux）或是UI，如GNOME。但对于应用来说，使用更高层次的语言，在高层次语言与平台之间存在缝隙之处再使用低层次APIs进行集成是更容易的做法。Java存在很多这类“缝隙”，但随着APIs逐步成为很多不同操作系统上的常客后，在过去10年间，有些已经被逐步解决了：事件驱动的IO、文件系统通知、文件权限与元数据等等。  
>   
> Mark为集成C库与模块提出了很好的解决方案。他认为JNI不行，建议使用消息。我是消息的忠实粉丝。本质来说，成功使用消息与成功使用JNI都需要同样的东西：你需要彻底简化导出API。  
>   
> 在使用JNI时，绝不要将任何复杂的C类型“泄漏”到我的Java API中，反之亦然，并且总是通过数值类型与char\* -> jstrings进行通信。即便我所公开的本地代码是用C++编写的，我也依然会使用C风格的JNI（而不是C++），因为这种规范化有利于互操作。如果保持C API表面的简洁性，并且避免线程，那么通过Java JNI、CPython或是MRI Ruby等可以将其作为本地扩展。  
>   
> 一旦完成了这个过程，接下来通过消息公开C API就变得很简单了，因为根据定义，两个系统之间的消息负载不可能比C库还要复杂。当然了，如果使用消息，这意味着要么使用C编写消息代码，要么将C库公开到更高层的语言上，并在那里实现消息。消息好的一面是能够将高层语言代码与C代码进行隔离，这么做会比Java代码要薄一些。我依然不会直接将使用C APIs编写的代码链接到我的应用中。如果C代码挂掉了，那么消息系统就会接收请求，直到运行着C代码的另一个节点能够进行处理为止。另一方面，如果真的因为性能原因而使用C，那么消息至少会引入一个网络传输，更不必说系统中的另一个组件了，这么做就抵消了使用C编码所带来的优势了。在这种情况下，我们可以编写稳定、行为良好的JNI或是本地扩展，但还是需要保持表面的小巧，并且理解前置与后置条件才行。没有线程。不要在C与Java之间传递指向复杂对象的指针。请确保你自己清楚谁来负责清理内存，什么时候清理。  
>   
> 总而言之，忘掉C++吧。

读者Bernd Kolb说到：

> 或许你想要看看mbeddr（ [mbeddr.com][]）。  
>   
> mbeddr旨在更好地支持嵌入式软件开发（但并不仅仅限于此），针对基于C语言与IDE的可扩展版本的小型与大型系统。现有扩展包括前置和后置的接口、组件、状态机与物理单元，以及对需求追踪和产品线变化的支持。基于这些抽象，mbeddr还支持基于模型检测与SMT处理的形式验证。  
>   
> 通过这种方式，在大型项目与团队中，C也可以做到“可伸缩”。此外，我们还可以引入现代的编程规则。通过扩展mbeddr，你甚至可以为消息等添加基础信息。

**查看英文原文：**[Is C Still A Suitable Language Today?][Is C Still A Suitable Language Today]

[The Unreasonable Effectiveness of C]: http://damienkatz.net/2013/01/the_unreasonable_effectiveness_of_c.html
[Link 1]: http://damienkatz.net/2013/01/follow_up_to_the_unreasonable.html
[Rust]: http://www.infoq.com/news/2012/08/Interview-Rust
[Reddit]: http://www.reddit.com/r/programming/comments/16bcu2/the_unreasonable_effectiveness_of_c/
[Hacker News]: http://news.ycombinator.com/item?id=5037089
[robinei]: http://www.reddit.com/user/robinei
[Link 2]: http://www.reddit.com/r/programming/comments/16bcu2/the_unreasonable_effectiveness_of_c/c7uhvz8
[madhadron]: http://news.ycombinator.com/user?id=madhadron
[C]: http://news.ycombinator.com/item?id=5037646
[geophile]: http://news.ycombinator.com/user?id=geophile
[Link 3]: http://news.ycombinator.com/item?id=5037590
[mbeddr.com]: http://mbeddr.com/
[Is C Still A Suitable Language Today]: http://www.infoq.com/news/2013/01/C-Language