Си (язык программирования)

У этого термина существуют и другие значения, см. Си.

Запрос «Язык программирования Си» перенаправляется сюда; см. также другие значения.

Си

Класс языка:	процедурный
Тип исполнения:	компилируемый
Появился в:	1969—1973
Автор(ы):	Деннис Ритчи, Кен Томпсон
Расширение файлов:	.c - для файлов кода, .h - для заголовочных файлов
Типизация данных:	статическая
Основные реализации:	GCC, TCC, Turbo C, Watcom, Oracle Solaris Studio C
Диалекты:	«K&R» C (1978) ANSI C (1989) C90 (1990) C99 (1999) C11 (2011)

Си (англ. C) — стандартизированный процедурный язык программирования, разработанный в начале 1970-х годов сотрудниками Bell Labs Кеном Томпсоном и Деннисом Ритчи как развитие языка Би. Си был создан для использования в операционной системе UNIX. С тех пор он был перенесён на многие другие операционные системы и стал одним из самых используемых языков программирования. Си ценят за его эффективность. Он является самым популярным языком для создания системного программного обеспечения. Его также часто используют для создания прикладных программ. Несмотря на то, что Си не разрабатывался для новичков, он активно используется для обучения программированию. В дальнейшем синтаксис языка Си стал основой для многих других языков.

Для языка Си характерны лаконичность, стандартный набор конструкций управления потоком выполнения, структур данных и обширный набор операций.

Особенности

Язык программирования Си отличается минимализмом. Авторы языка хотели, чтобы программы на нём легко компилировались с помощью однопроходного компилятора, чтобы каждой элементарной составляющей программы после компиляции соответствовало весьма небольшое число машинных команд, а использование базовых элементов языка не задействовало библиотеку времени выполнения. Однопроходный компилятор компилирует программу, не возвращаясь назад, к уже обработанному тексту. Поэтому использованию функции и переменных должно предшествовать их объявление. Код на Си можно легко писать на низком уровне абстракции, почти как на ассемблере. Иногда Си называют «универсальным ассемблером» или «ассемблером высокого уровня», что отражает различие языков ассемблера для разных платформ и единство стандарта Си, код которого может быть скомпилирован без изменений практически на любой модели компьютера. Си часто называют языком среднего уровня или даже низкого уровня, учитывая то, как близко он работает к реальным устройствам. Однако, в строгой классификации, он является языком высокого уровня.

Компиляторы Си разрабатываются сравнительно легко благодаря простоте языка и малому размеру стандартной библиотеки. Поэтому данный язык доступен на самых различных платформах (возможно, круг этих платформ шире, чем у любого другого существующего языка). К тому же, несмотря на свою низкоуровневую природу, язык позволяет создавать переносимые программы и поддерживает в этом программиста. Программы, соответствующие стандарту языка, могут компилироваться на самых различных компьютерах.

Си (как и ОС UNIX, с которой он долгое время был связан) создавался программистами и для программистов, круг которых был бы ненамного шире круга разработчиков языка. Несмотря на это, область использования языка значительно шире задач системного программирования.

Си создавался с одной важной целью: сделать более простым написание больших программ с минимумом ошибок по правилам процедурного программирования, не добавляя на итоговый код программ лишних накладных расходов для компилятора, как это всегда делают языки очень высокого уровня, такие как Бейсик. С этой стороны Си предлагает следующие важные особенности:

• простую языковую базу, из которой вынесены в библиотеки многие существенные возможности, вроде математических функций или функций управления файлами;
• ориентацию на процедурное программирование, обеспечивающую удобство применения структурного стиля программирования;
• систему типов, предохраняющую от бессмысленных операций;
• использование препроцессора для, например, определения макросов и включения файлов с исходным кодом;
• непосредственный доступ к памяти компьютера через использование указателей;
• минимальное число ключевых слов;
• передачу параметров в функцию по значению, а не по ссылке (при этом передача по ссылке эмулируется с помощью указателей);
• указатели на функции и статические переменные;
• области действия имён;
• структуры и объединения — определяемые пользователем собирательные типы данных, которыми можно манипулировать как одним целым;

Некоторые особенности других языков программирования, которые отсутствуют в Си:

• автоматическое управление памятью;
• поддержка объектно-ориентированного программирования;
• замыкание;
• вложенные функции;
• полиморфизм функций и операторов;
• поддержка многозадачности и сетевые функции;
• функции высшего порядка;
• сопрограммы;
• карринг.

Часть отсутствующих возможностей относительно легко имитируется встроенными средствами (например, сопрограммы можно имитировать с помощью функций setjmp и longjmp), часть добавляется с помощью сторонних библиотек (например, для поддержки многозадачности и для сетевых функций можно использовать библиотеки pthreads, sockets и т. п.; существуют библиотеки для поддержки автоматической сборки мусора^[1]), часть реализуется в некоторых компиляторах в виде расширений языка (например, вложенные функции в GCC).

После появления язык Си был хорошо принят, потому что он позволял быстро создавать компиляторы для новых платформ, а также позволял программистам довольно точно представлять, как выполняются их программы. Благодаря этому программы, написанные на Си, эффективнее написанных на многих других языках. Как правило, лишь оптимизированный вручную код на ассемблере может работать ещё быстрее, потому что он даёт полный контроль над машиной, однако развитие современных компиляторов вместе с усложнением современных процессоров сократило этот разрыв.

Одним из последствий высокой эффективности и переносимости Си стало то, что многие компиляторы, интерпретаторы и библиотеки других языков высокого уровня часто написаны на языке Си.

Набор используемых символов

Язык Си был создан уже после внедрения стандарта ASCII, поэтому использует почти все его графические символы (нет только $ @ `). Более старые языки вынуждены были обходиться более скромным набором — так, Фортран, Лисп и Кобол использовали только круглые скобки (), а в Си есть и круглые (), и квадратные [], и фигурные {}. Кроме того, в Си различаются заглавные и строчные буквы, а более старые языки использовали только заглавные.

Комментарии

Текст, заключённый в служебные символы /* и */ (в этом порядке), полностью игнорируется компилятором. Вложение комментариев не допускается. Компиляторы, совместимые со стандартом C99, также позволяют использовать комментарии, начинающиеся с символов // и заканчивающиеся переводом строки

Ключевые слова

В С89 есть 32 ключевых слова:

auto	double	int	struct
break	else	long	switch
case	enum	register	typedef
char	extern	return	union
const	float	short	unsigned
continue	for	signed	void
default	goto	sizeof	volatile
do	if	static	while

C99 добавляет пять новых: _Bool, inline, _Complex, _Imaginary, restrict.

Типы

Система типов в Си подобна типам в других потомках Алгола, таких, как Паскаль. В Си имеются типы целых чисел различных размеров (short int, long int), со знаком (signed) и без (unsigned), чисел с плавающей запятой (float, double), символов, перечисляемых типов (enum) и записей-структур (struct). Кроме того, язык Си предлагает тип объединение (union), с помощью которого можно либо хранить в одном месте памяти разнородные данные, не пересекающиеся по времени существования (это позволяет экономить память), либо обращаться к содержимому участка памяти, как к данным разных типов (что позволяет менять тип-интерпретацию данных, не меняя сами данные).

В языке возможно преобразование типов, но оно не всегда происходит автоматически. Только некоторые типы числовых данных полностью совместимы друг с другом. При таком преобразовании компилятор может выдать только предупреждение. Чтобы полностью обезопасить себя от ошибок такого рода, можно использовать программу lint.^[2]

Хранение данных

Одной из самых важных функций любого языка программирования является предоставление возможностей для управления памятью и объектами, хранящимися в ней.

В Си есть три разных способа выделения памяти (классы памяти) для объектов:

• Статическое выделение памяти: пространство для объектов создаётся в сегменте данных программы в момент компиляции; время жизни таких объектов совпадает со временем жизни этого кода. Изменение таких объектов ведёт к так называемому в стандарте «неопределённому поведению» (англ. undefined behaviour). На практике эта операция приводит к ошибке времени выполнения.
• Автоматическое выделение памяти: объекты можно хранить в стеке; эта память затем автоматически освобождается и может быть использована снова, после того, как программа выходит из блока, использующего его.
• Динамическое выделение памяти: блоки памяти нужного размера могут запрашиваться во время выполнения программы с помощью библиотечных функций malloc, realloc, calloc из области памяти, называемой кучей. Эти блоки освобождаются и могут быть использованы снова после вызова для них функции free.

Все три этих способа хранения данных пригодны в различных ситуациях и имеют свои преимущества и недостатки. Например, статическое выделение памяти не имеет накладных расходов по выделению, автоматическое выделение — лишь малые расходы при выделении, а вот динамическое выделение потенциально требует больших расходов и на выделение, и на освобождение памяти. С другой стороны, память стека гораздо больше ограничена, чем статическая или память в куче. Только динамическая память может использоваться в случаях, когда размер используемых объектов заранее неизвестен. Большинство программ на Си интенсивно используют все три этих способа.

Там, где это возможно, предпочтительным является автоматическое или статическое выделение памяти: такой способ хранения объектов управляется компилятором, что освобождает программиста от трудностей ручного выделения и освобождения памяти, как правило, служащего источником трудно отыскиваемых ошибок утечек памяти и повторного освобождения в программе. К сожалению, многие структуры данных имеют переменный размер во время выполнения программы, поэтому из-за того, что автоматически и статически выделенные области должны иметь известный фиксированный размер во время компиляции, очень часто требуется использовать динамическое выделение. Массивы переменного размера — самый распространённый пример такого использования памяти.

Приоритет операций

Операции языка Си, в порядке снижения приоритета:

Лексемы	Операция	Класс	Приоритет	Ассоциативность
имена, литералы	простые лексемы	первичный	16	нет
a[k]	индексы	постфиксный	16	слева направо
f(…)	вызов функции	постфиксный	16	слева направо
.	прямой выбор	постфиксный	16	слева направо
->	опосредованный выбор	постфиксный	16	слева направо
++ --	положительное и отрицательное приращение	постфиксный	16	слева направо
(имя типа) {init}	составной литерал (C99)	постфиксный	16	слева направо
++ --	положительное и отрицательное приращение	префиксный	15	справа налево
sizeof	размер	унарный	15	справа налево
~	побитовое НЕ	унарный	15	справа налево
!	логическое НЕ	унарный	15	справа налево
- +	изменение знака, плюс	унарный	15	справа налево
&	адрес	унарный	15	справа налево
*	опосредование (разыменование)	унарный	15	справа налево
(имя типа)	приведение типа	унарный	14	справа налево
* / %	мультипликативные операции	бинарный	13	слева направо
+ -	аддитивные операции	бинарный	12	слева направо
<< >>	сдвиг влево и вправо	бинарный	11	слева направо
< > <= >=	отношения	бинарный	10	слева направо
== !=	равенство/неравенство	бинарный	9	слева направо
&	побитовое И	бинарный	8	слева направо
^	побитовое исключающее ИЛИ	бинарный	7	слева направо
|	побитовое ИЛИ	бинарный	6	слева направо
&&	логическое И	бинарный	5	слева направо
||	логическое ИЛИ	бинарный	4	слева направо
? :	условие	тернарный	3	справа налево
= += -= *= /= %= <<= >>= &= ^= |=	присваивание	бинарный	2	справа налево
,	последовательная оценка	бинарный	1	слева направо

Программа «Hello, world!»

Эта простая программа, появившаяся в первом издании книги «Язык программирования Си» Кернигана и Ритчи, обычно является первой программой большинства учебников Си. Она печатает сообщение «Hello, world!» на стандартном устройстве вывода (которым, как правило, является монитор, но может быть и файл, какое-либо устройство или область в памяти, в зависимости от того, как отражается стандартное устройство вывода на данной платформе).

 main() {  printf("Hello, World!\n");  }

Несмотря на то, что на большинстве современных компиляторов эта программа может быть скомпилирована, она порождает несколько предупреждений на компиляторах стандарта ANSI C. Кроме того, этот код не будет компилироваться, если компилятор следует стандарту C99, так как в этом случае тип int больше не подразумевается для случаев, когда тип в результате функции не указан (а оформление функции main вообще описано отдельно). Эти сообщения можно убрать, если внести в эту программу несколько небольших изменений:

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    printf("Hello, World!\n");
    return 0;
}

В первой строке программы расположена директива препроцессора #include, встретив которую, компилятор заменяет её на полный текст файла, на который она ссылается. В данном случае эта строка будет заменена стандартным заголовочным файлом stdio.h. Угловые скобки указывают компилятору искать файл stdio.h в каталоге стандартных заголовочных файлов.

Следующая строка является объявлением функции с именем main. Эта функция в программе Си является особенной, так как выполняется первой из написанных программистом при запуске программы. Слово int говорит, что функция main возвращает целое число. Фигурные скобки после функции main обозначают её определение.

Следующая строка «вызывает» функцию printf. Включаемый заголовочный файл stdio.h содержит информацию, описывающую то, как нужно вызывать эту функцию. В данном примере этой функции передаётся единственный аргумент, содержащий текстовую строку "Hello, World!\n. Последовательность \n транслируется в символ «новая строка», который при отображении соответственно обозначает разрыв строки. Функция printf возвращает значение типа int, которое возвращает число напечатанных символов (в этом примере возвращаемое значение игнорируется).

Выражение return заставляет программу прекратить выполнение функции (main в этом случае), возвращая вызвавшей функции значение, указанное после ключевого слова return (здесь 0). Так как текущая функция — это main, то вызывающим является код, который и запустил программу. Последняя фигурная скобка обозначает конец определения функции main. По стандарту C99, return 0 в main не обязательно (отсутствие return в main означает return 0;).

Проблемы

Многие элементы Си потенциально опасны, а последствия неправильного использования этих элементов зачастую непредсказуемы. Керниган говорит: «Си — инструмент, острый, как бритва: с его помощью можно создать и элегантную программу, и кровавое месиво». В связи со сравнительно низким уровнем языка многие случаи неправильного использования опасных элементов не обнаруживаются и не могут быть обнаружены ни при компиляции, ни во время исполнения. Это часто приводит к непредсказуемому поведению программы. Иногда в результате неграмотного использования элементов языка появляются уязвимости в системе безопасности. Необходимо заметить, что использования многих таких элементов можно избежать.

Примером ошибки является обращение к несуществующему элементу массива. Несмотря на то, что Си непосредственно поддерживает статические массивы, он не имеет средств проверки индексов массивов (проверки границ). Например, возможна запись в шестой элемент массива из пяти элементов, что, естественно, приведёт к непредсказуемым результатам. Частный случай такой ошибки называется ошибкой переполнения буфера. Ошибки такого рода приводят к большинству проблем с безопасностью.

Другим потенциальным источником опасных ситуаций служит механизм указателей. Указатель может ссылаться на любой объект в памяти, включая и исполняемый код программы, и неправильное использование указателей может порождать непредсказуемые эффекты и приводить к катастрофичным последствиям. К примеру, указатель может быть неинициализированным или, в результате неверных арифметических операций над указателем, указывать в произвольное место памяти; на некоторых платформах работа с таким указателем может вызвать аппаратную остановку программы, на незащищённых же платформах это может привести к порче произвольных данных в памяти, причём эта порча может проявиться в самые произвольные моменты времени и намного позже момента порчи. Также, область динамической памяти, на которую ссылается указатель, может быть освобождена (и даже выделена после этого под другой объект) — такие указатели называются «висячими». Или, наоборот, после манипуляций с указателями на область динамической памяти может не остаться ссылок, и тогда эта область, называемая «мусором» (garbage), никогда не будет освобождена, что может приводить к «утечкам памяти» в программе. В других языках подобные проблемы пытаются решить введением более ограниченных ссылочных типов.

Проблемой является также то, что автоматически и динамически создаваемые объекты не инициализируются и они могут содержать значения, оставшееся в памяти от ранее удалённых объектов. Такое значение полностью непредсказуемо, оно меняется от одной машины к другой, от запуска к запуску, от вызова функции к вызову. Если программа использует такое значение, то результат будет непредсказуемым и не обязательно проявится сразу. Современные компиляторы пытаются диагностировать эту проблему некоторым анализом исходного кода, хотя в общем случае статическим анализом это решить нельзя.

Ещё одной распространённой проблемой является то, что память не может быть использована снова, пока она не будет освобождена программистом с помощью функции free(). В результате программист может случайно забыть освобождать эту память, но продолжать её выделять, занимая всё большее и большее пространство. Это обозначается термином утечка памяти. Наоборот, возможно освободить память слишком рано, но продолжать её использовать. Из-за того, что система выделения может использовать освобождённую память по-другому, это ведёт к непредсказуемым последствиям. Эти проблемы решаются в языках со сборкой мусора. С другой стороны, если память выделяется в функции и должна освобождаться после выхода из функции, данная проблема решается с помощью автоматического вызова деструкторов в языке C++, или с помощью локальных массивов, используя расширения C99.

Функции с переменным количеством аргументов также являются потенциальным источником проблем. В отличие от обычных функций, имеющих прототип, стандартом не регламентируется проверка функций с переменным числом аргументов. Если передаётся неправильный тип данных, то возникает непредсказуемый, если не фатальный результат. Например, семейство функций printf стандартной библиотеки языка Си, используемое для генерации форматированного текста для вывода, хорошо известно за его потенциально опасный интерфейс с переменным числом аргументов, которые описываются строкой формата. Проверка типов в функциях с переменным числом аргументов является задачей каждой конкретной реализации такой функции, однако многие современные компиляторы в частности проверяют типы в каждом вызове printf, генерируя предупреждения в случаях, когда список аргументов не соответствует строке формата. Следует заметить, что невозможно статически проконтролировать даже все вызовы функции printf, поскольку строка формата может создаваться в программе динамически, поэтому как правило никаких проверок других функций с переменным числом аргументов компилятором не производится.

Для помощи программистам на Си в решении этих и многих других проблем было создано большое число отдельных от компиляторов инструментов. Такими инструментами являются программы дополнительной проверки исходного кода и поиска распространённых ошибок, а также библиотеки, предоставляющие дополнительные функции, не входящие в стандарт языка, такие как проверка границ массивов или ограниченная форма сборки мусора.

История

Язык программирования Си был разработан в лабораториях Bell Labs в период с 1969 по 1973 годы. Согласно Ритчи, самый активный период творчества пришёлся на 1972 год. Язык назвали «Си» (C — третья буква латинского алфавита), потому что многие его особенности берут начало от старого языка «Би» (B — вторая буква латинского алфавита). Существует несколько различных версий происхождения названия языка Би. Кен Томпсон указывает на язык программирования BCPL, однако существует ещё и язык Bon, также созданный им, и названный так в честь его жены Бонни.

Существует несколько легенд, касающихся причин разработки Си и его отношения к операционной системе UNIX, включая следующие:

• Разработка Си стала результатом того, что его будущие авторы любили компьютерную игру, подобную популярной игре Asteroids (Астероиды). Они уже давно играли в неё на главном сервере компании, который был недостаточно мощным и должен был обслуживать около ста пользователей. Томпсон и Ритчи посчитали, что им не хватает контроля над космическим кораблём для того, чтобы избегать столкновений с некоторыми камнями. Поэтому они решили перенести игру на свободный PDP-7, стоящий в офисе. Однако этот компьютер не имел операционной системы, что заставило их её написать. В конце концов, они решили перенести эту операционную систему ещё и на офисный PDP-11, что было очень тяжело, потому что её код был целиком написан на ассемблере. Было вынесено предложение использовать какой-нибудь высокоуровневый портируемый язык, чтобы можно было легко переносить ОС с одного компьютера на другой. Язык Би, который они хотели сначала задействовать для этого, оказался лишён функциональности, способной использовать новые возможности PDP-11. Поэтому они и остановились на разработке языка Си.
• Самый первый компьютер, для которого была первоначально написана UNIX, предназначался для создания системы автоматического заполнения документов. Первая версия UNIX была написана на ассемблере. Позднее для того, чтобы переписать эту операционную систему, был разработан язык Си.

К 1973 году язык Си стал достаточно силён, и большая часть ядра UNIX, первоначально написанная на ассемблере PDP-11/20, была переписана на Си. Это было одно из самых первых ядер операционных систем, написанное на языке, отличном от ассемблера; более ранними были лишь системы Multics (написана на ПЛ/1) и TRIPOS (написана на BCPL).

K&R C

В 1978 году Ритчи и Керниган опубликовали первую редакцию книги «Язык программирования Си». Эта книга, известная среди программистов как «K&R», служила многие годы неформальной спецификацией языка. Версию языка Си, описанную в ней, часто называют «K&R C». Вторая редакция этой книги посвящена более позднему стандарту ANSI C, описанному ниже.

K&R ввёл следующие особенности языка:

• структуры (тип данных struct);
• длинное целое (тип данных long int);
• целое без знака (тип данных unsigned int);
• оператор += и подобные ему (старые операторы =+ вводили анализатор лексики компилятора Си в заблуждение, например, при сравнении выражений i =+ 10 и i = +10).

K&R C часто считают самой главной частью языка, которую должен поддерживать компилятор Си. Многие годы даже после выхода ANSI C, он считался минимальным уровнем, которого следовало придерживаться программистам, желающим добиться от своих программ максимальной портативности, потому что не все компиляторы тогда поддерживали ANSI C, а хороший код на K&R C был верен и для ANSI C.

После публикации K&R C в язык было добавлено несколько возможностей, поддерживаемый компиляторами AT&T и некоторых других производителей:

• функции, не возвращающие значение (с типом void) и указатели, не имеющие типа (с типом void *);
• функции, возвращающие объединения и структуры;
• имена полей данных структур в разных пространствах имён для каждой структуры;
• присваивания структур;
• спецификатор констант (const);
• стандартная библиотека, реализующая большую часть функций, введённых различными производителями;
• перечислимый тип (enum);
• дробное число одинарной точности (float).

ISO C

Основная статья: ANSI C

В конце 1970-х годов Си начал вытеснять Бейсик с позиции ведущего языка для программирования микрокомпьютеров. В 1980-х годах он был адаптирован для использования в IBM PC, что привело к резкому росту его популярности. В то же время Бьёрн Строуструп и другие в лабораториях Bell Labs начали работу по добавлению в Си возможностей объектно-ориентированного программирования. Язык, который они в итоге сделали, C++, оказал большое влияние на разработку ПО, но так и не смог сравняться по популярности^[3] с Си, особенно в UNIX-подобных системах.

В 1983 году Американский национальный институт стандартов (ANSI) сформировал комитет для разработки стандартной спецификации Си. По окончании этого долгого и сложного процесса в 1989 году он был наконец утверждён как «Язык программирования Си» ANSI X3.159-1989. Эту версию языка принято называть ANSI C или C89. В 1990 году стандарт ANSI C был принят с небольшими изменениями Международной организацией по стандартизации (ISO) как ISO/IEC 9899:1990.

Одной из целей этого стандарта была разработка надмножества K&R C, включающего многие особенности языка, созданные позднее. Однако комитет по стандартизации также включил в него и несколько новых возможностей, таких как прототипы функций (заимствованные из C++) и более сложный препроцессор.

ANSI C сейчас поддерживают почти все существующие компиляторы. Почти весь код Си, написанный в последнее время, соответствует ANSI C. Любая программа, написанная только на стандартном Си, гарантированно будет правильно выполняться на любой платформе, имеющей соответствующую реализацию Си. Однако большинство программ написаны так, что они будут компилироваться и исполняться только на определённой платформе, потому, что:

1. они используют нестандартные библиотеки, например, для графических дисплеев;
2. они используют специфические платформо-зависимые средства;
3. они рассчитаны на определённое значение размера некоторых типов данных или на определённый способ хранения этих данных в памяти для конкретной платформы.

C99

Основная статья: C99

После стандартизации в ANSI спецификация языка Си оставалась относительно неизменной в течение долгого времени, в то время как Си++ продолжал развиваться (в 1995 году в стандарт Си была внесена Первая нормативная поправка, но её почти никто не признавал). Однако в конце 1990-х годов стандарт подвергся пересмотру, что привело к публикации ISO 9899:1999 в 1999 году. Этот стандарт обычно называют «C99». В марте 2000 года он был принят и адаптирован ANSI.

Некоторые новые особенности C99:

• подставляемые функции (inline);
• объявление локальных переменных в любом операторе программного текста (как в C++);
• новые типы данных, такие как long long int (для облегчения перехода от 32- к 64-битным числам), явный булевый тип данных _Bool и тип complex для представления комплексных чисел;
• массивы переменной длины;
• поддержка ограниченных указателей (restrict);
• именованная инициализация структур: struct { int x, y, z; } point = { .y=10, .z=20, .x=30 };
• поддержка однострочных комментариев, начинающихся на //, заимствованных из C++ (многие компиляторы Си поддерживали их и ранее в качестве дополнения);
• несколько новых библиотечных функций, таких как snprintf;
• несколько новых заголовочных файлов, таких как stdint.h.

Интерес к поддержке новых особенностей C99 в настоящее время^{[когда?]} смешан. В то время как GCC^[4], компилятор Си от Sun Microsystems и некоторые другие компиляторы в настоящее время поддерживают большую часть новых особенностей C99, компиляторы компаний Borland и Microsoft не делают этого, причём, похоже, что две эти компании и не думают их добавлять.

C11

Основная статья: C11

8 декабря 2011 опубликован новый стандарт для языка Си (ISO/IEC 9899:2011)^[5]. Некоторые возможности нового стандарта уже поддерживаются компиляторами GCC^[6] и Clang^[7]. Основные изменения:

• поддержка многопоточности;
• улучшенная поддержка юникода;
• обобщенные макросы (type-generic expressions, позволяют статичную перегрузку);
• анонимные структуры и объединения (упрощают обращение ко вложенным конструкциям);
• управление выравниванием объектов;
• статичные утверждения (static assertions);
• удаление опасной функции gets (в пользу безопасной gets_s);
• функция quick_exit;
• спецификатор функции _Noreturn;
• новый режим эксклюзивного открытия файла.

Связь с C++

Язык программирования C++ произошёл от Си. Однако в дальнейшем Си и C++ развивались независимо, что привело к росту несовместимости между ними. Редакция C99 добавила в язык несколько конфликтующих с C++ особенностей. Эти различия затрудняют написание программ и библиотек, которые могли бы нормально компилироваться и работать одинаково и в Си и в C++, что, конечно, запутывает тех, кто программирует на обоих языках.

Бьёрн Страуструп, придумавший C++, неоднократно выступал за максимальное сокращение различий между Си и C++ для создания максимальной совместимости между этими языками. Противники же такой точки зрения считают, что так как Си и C++ являются двумя различными языками, то и совместимость между ними не так важна, хоть и полезна. Согласно этому лагерю, усилия по уменьшению несовместимости между ними не должны препятствовать попыткам улучшения каждого языка в отдельности.

Различия между этими языками, существующие на сегодня^{[когда?]}:

• inline — подставляемые функции существуют в глобальном пространстве C++, а в Си — в пространстве файла (статическом пространстве). Другими словами, это значит, что в C++ любое определение подставляемой функции (независимо от переопределения функций) должно соответствовать правилу одного определения, требующего того, чтобы любая подставляемая функция была определена только один раз. В Си же одна и та же подставляемая функция может быть определена по-разному в разных компилируемых файлах одной программы.
• В отличие от C++, макрос bool в C99 требует включения соответствующего заголовочного файла stdbool.h. В стандарте C99 определён собственный тип логических данных _Bool. Предыдущий стандарт Си (C89) не определял булевый тип вообще, поэтому для этого часто использовались различные (а значит, несовместимые) методы.
• Символьные константы (заключённые в одинарные кавычки) по умолчанию имеют: тип int в Си и тип char в C++. Поэтому в Си справедливо равенство sizeof('a') == sizeof(int), а в C++ — равенство sizeof('a') == sizeof(char).^[8]
• Некоторые новые возможности C99, в первую очередь, restrict, не включены в C++.

Си перенял от C++ ряд особенностей:

• прототипы объявления функций;
• однострочные комментарии, начинающиеся на // и заканчивающиеся символом перевода строки;
• более сильную проверку типов, включая добавление типа void, спецификатора const и удаление принятия по умолчанию типа int в качестве возвращаемого значения.

Известные компиляторы

Некоторые компиляторы идут в комплекте с компиляторами других языков программирования (включая C++) или являются составной частью среды разработки программного обеспечения.

BDS C Borland C++ C++ Builder Clang Digital Mars DJGPP

GNU Compiler Collection Intel C++ compiler LCC Microsoft Visual Studio MinGW Open Watcom

Oracle Solaris Studio Pelles C Portable C Compiler Tiny C Compiler Topspeed JPI C

Компиляторы на динамические языки и платформы

Иногда, в целях переноса тех или иных библиотек, функций и инструментов, написанных на Си, в иную среду, требуется компиляция Си-кода на язык более высокого уровня или в код виртуальной машины, предназначенной для такого языка. Следующие проекты предназначены для этих целей:

• Clue^[9] — компилятор из ANSI Си в Lua, JavaScript, Perl, Java, Common Lisp.
• Alchemy^[10] — компилятор из Си/C++ в ActionScript Virtual Machine (AVM2). Позволяет использовать Си-библиотеки в Flash- и Adobe AIR-приложениях.
• AMPC^[11] — компилятор из Си в виртуальную машину Java.
• Emscripten^[12] — компилятор из LLVM-байтокода (например, полученный из C++) в JavaScript.

См. также

• C--
• Cyclone (язык программирования)
• Стандартная библиотека языка Си
• Модель памяти в языке Си

Примечания

1. ↑ A garbage collector for C and C++ (англ.)
2. ↑ Курс: Язык программирования: Лекция № 0: Аннотация и введение INTUIT.ru
3. ↑ Programming Community Index for April 2012
4. ↑ Status of C99 features in GCC
5. ↑ ISO/IEC 9899:2011 — Information technology — Programming languages — C
6. ↑ GCC 4.6 Release Series — Changes, New Features, and Fixes — GNU Project — Free Software Foundation (FSF)
7. ↑ LLVM 3.0 Release Notes
8. ↑ Annex 0: Compatibility. 1.2. C++ and ISO C. Working Paper for Draft Proposed International Standard for Information Systems — Programming Language C++ (2 декабря 1996). — см. 1.2.1p3 (параграф 3 в разделе 1.2.1). Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 6 июня 2009.
9. ↑ Проект Clue на сайте SourceForge.net
10. ↑ Adobe Labs — Alchemy
11. ↑ Axiomatic Solutions Sdn Bhd
12. ↑ Emscripten LLVM-to-JavaScript compiler

Литература

• Керниган Б., Ритчи Д. Язык программирования Си = The C programming language. — 2-е изд. — М.: Вильямс, 2007. — С. 304. — ISBN 0-13-110362-8
• Герберт Шилдт. C: полное руководство, классическое издание = C: The Complete Reference, 4th Edition. — М.: Вильямс, 2010. — С. 704. — ISBN 978-5-8459-1709-6
• Прата С. Язык программирования С: Лекции и упражнения = C Primer Plus. — М.: Вильямс, 2006. — С. 960. — ISBN 5-8459-0986-4
• Кочан С. Программирование на языке Си = Programming in C. — 3-е изд. — М.: Вильямс, 2006. — С. 496. — ISBN 0-672-32666-3
• Гукин Д. Язык программирования Си для «чайников» = C For Dummies. — М.: Диалектика, 2006. — С. 352. — ISBN 0-7645-7068-4
• Axel-Tobias Schreiner. Object oriented programming with ANSI-C. — Hanser, 2011. — 223 p. — ISBN 3-446-17426-5

Ссылки

	Си в Викиучебнике?
	Си в Викиверситете?

• ISO/IEC JTC1/SC22/WG14 official home  (англ.). — Официальная страница международной рабочей группы по стандартизации языка программирования Си. Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 20 февраля 2009.

• WG14 N1124  (англ.). ISO/IEC 9899 — Programming languages — C — Approved standards. ISO/IEC JTC1/SC22/WG14 (6 мая 2005). — Стандарт ISO/IEC 9899:1999 (C99) + ISO/IEC 9899:1999 Cor. 1:2001(E) (TC1 — Technical Corrigendum 1 от 2001 года) + ISO/IEC 9899:1999 Cor. 2:2004(E) (TC2 — Technical Corrigendum 2 от 2004 года). Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 20 февраля 2009.
• C — The ISO Standard — Rationale, Revision 5.10  (англ.) (апрель 2004). — Обоснование и пояснения для стандарта C99. Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 20 февраля 2009.

• Учебники по программированию, а также по C и C++ в библиотеке Максима Мошкова
• Русскоязычное Jabber-сообщество — [e-mail]