C語言與其他語言的對比

C vs. C++

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很自然地，C 會被拿去與 C++ 做對比，從名字本身就能看出，C++ 是從 C 發(fā)展而來的。兩者之間的不同就在于易擴展性，或者易用性，這取決于你問誰。

語法和方式上，C++ 與 C 語言比較接近，但 C++ 提供了很多原生 C 沒有的、卻比較有用的特性：命名空間、模板、異常、內(nèi)存管理等等。項目如果對于性能比較敏感的話，例如數(shù)據(jù)庫和機器學習，通常使用 C++ 編寫來幫助系統(tǒng)提高性能。

除此之外，C++ 比 C 更容易擴展。即將到來地 C++ 20 甚至帶來更多的新特性，包括模塊、協(xié)程、一個同步庫以及相關的概念，這些都讓模板更易使用。對標準 C 的最新修訂幾乎沒有新增特性，而是更注重保持向后兼容性。

事實上，所有 C++ 的優(yōu)點也是它的缺點。最重要的一個點就是，C++ 的特性使用得越多就越復雜，結果就越加難以控制。那些把自己限制于 C++ 子集的開發(fā)者能避免很多嚴重的危害和過度使用。但有些機構想避免 C++ 所有的復雜性。堅持使用 C，開發(fā)者將自己限制于子集內(nèi)。比如 Linux 內(nèi)核的開發(fā)團隊就會避開 C++.

對于你和在你之后維護代碼的開發(fā)人員來說，選擇 C 是一個避免 C++ 過度使用糾紛的方式。當然了，C++ 也有一系列豐富的高級功能。但如果簡潔明了更適合現(xiàn)在或者未來項目的整體發(fā)展的話，C 會更有優(yōu)勢。

 

C vs. Java

幾十年之后，Java 仍然是企業(yè)級軟件開發(fā)的主要語言——一般開發(fā)的主要語言。大多數(shù)優(yōu)秀的企業(yè)軟件開發(fā)項目都是用 Java 寫的——包括絕大多數(shù) Apache 基金會項目，當開發(fā)企業(yè)級項目時，Java 也仍然是一個可行性比較高的語言。

Java 的語法大量地借鑒了 C 和 C++。不過與 C 不同的是，Java 不會默認編譯成機器語言。相反地，Java 運行時環(huán)境 JVM 會將 Java 代碼即時編譯到目標環(huán)境中運行。在良好地條件下，即時編譯的 Java 代碼可以達到甚至超過 C 的性能。

Java 奉行的“一次編寫，到處運行”的思想，可以讓 Java 程序在相對較小的調(diào)整下，運行在不同的環(huán)境里面。相比之下，盡管 C 已經(jīng)移植到許多體系結構中，但是任何給定的 C 程序可能仍然需要定制才能在 Windows 和 Linux 上正常運行。

這種可移植性和強大性能的結合，以及軟件庫和框架的龐大生態(tài)系統(tǒng)，使 Java 成為企業(yè)級項目語言的一員。

Java 落后 C 的地方是 Java 從來沒有競爭的領域：接近底層運行 ，或直接操作硬件。C 代碼被轉換成機器碼，由進程直接執(zhí)行。Java 被編譯成字節(jié)碼，它是隨后由 JVM 解釋器轉換為機器代碼的中間代碼。此外，盡管 Java 的自動內(nèi)存管理在大多數(shù)情況下是一種好事，但是 C 更適合于對有限內(nèi)存資源有優(yōu)化要求的程序。

在某些地方，Java 的性能可以接近 C。JVM 的 JIT 引擎可以在運行時 根據(jù)程序的行為優(yōu)化程序，可以進行許多種類的優(yōu)化，對于預先編輯的 C 語言而言，這個是行不通的。例如，Apache Spark 使用自定義的內(nèi)存管理代碼繞過 JVM 進行了一定程度的內(nèi)存內(nèi)處理優(yōu)化。

 

C vs. C# 與.Net

在推出近 20 年之后，C 和.NET 框架仍然是企業(yè)軟件世界的主要組成部分。有人說，C# 和.NET 是微軟對 Java 的一種回應（托管代碼編譯系統(tǒng)和通用的運行時），因此 C 和 Java 之間的許多比較也適用于 C 和 C#/.NET。

與 Java（以及 Python 的某些部分）一樣，.NET 提供了跨多種平臺的可移植性和集成軟件的廣闊生態(tài)系統(tǒng)?？紤]到.NET 世界中的一些面向企業(yè)的開發(fā)，這些都是很大的優(yōu)勢。當使用 C 或任何其他.NET 語言開發(fā)程序時，可以利用針對.NET 運行時編寫的各種工具和庫。

.NET 另一個和 Java 類似的優(yōu)點是 JIT 優(yōu)化。C 和.NET 程序可以像 C 那樣提前編譯，但它們主要是由.NET 運行時即時編譯并使用運行時信息進行優(yōu)化。JIT 編譯允許對正在運行的.NET 程序進行各種優(yōu)化，  這在 C 中是無法進行的  。

和 C 一樣，C 和.NET 提供了各種直接訪問內(nèi)存的機制。堆、堆棧和非托管系統(tǒng)內(nèi)存都可以通過.NET API 和對象進行訪問。開發(fā)人員可以使用.NET 中的unsafe模式來實現(xiàn)更高的性能。

不過，沒有免費的午餐。托管對象和unsafe對象之間不能隨意交換，它們之間的封裝傳送需要性能做為代價。因此，減少兩者之間的傳遞，可以最大化的提高.NET 程序的性能。

當負擔不起托管內(nèi)存相對于非托管內(nèi)存的代價時，或者當.NET 運行時對于目標環(huán)境（如內(nèi)核空間）是一個很糟糕的選擇項或者根本不可用時，那么 C 語言或許就能解決你的問題了。與 C 和.NET 不同，C 默認情況下會開啟直接內(nèi)存訪問。

 

C vs. Go

Go 語法和 C 很像，大括號作為分隔符、以分號結尾的語句等等。精通 C 的開發(fā)人員通常無需太多困難就可以直接轉入 Go，甚至把 Go 的新特性如名稱空間和包管理考慮在內(nèi)也是如此

代碼的易讀性是 Go 的指導設計目標之一：使開發(fā)人員能夠輕松地跟上任何 Go 項目的速度，并在短時間內(nèi)精通代碼庫。C 代碼庫很難摸索，因為它們很容易變成一個由宏和特定于項目和給定團隊的嵌套。Go 的語法，以及其內(nèi)置的代碼格式和項目管理工具，都是為了避免這些機制問題。

Go 還提供額外的功能，像 Goroutines 和 Channels，用于處理并發(fā)性的語言級工具以及組件之間的消息傳遞。在 C 語言里面只能自己實現(xiàn)或者用三方庫，但是 Go 以開箱即用的方式提供了這些特性，讓我們在開發(fā)需要類似功能的軟件的時候，變得極其方便。

Go 與 C 在后臺上，最大區(qū)別在于內(nèi)存管理。默認情況下，Go 對象被自動管理和回收。對于大多數(shù)編程工作來說，這非常方便。但這也意味著任何需要對內(nèi)存進行特殊處理的程序，會比較難辦。

Go 的確包含了一個unsafe的包，用于規(guī)避 Go 的一些類型處理安全性，例如使用 Pointer 類型讀取和寫入任意內(nèi)存。但unsafe伴有一個警告，即用它編寫的程序“可能不可移植，并且不受 Go 1 兼容性準則保護”。

Go 非常適合構建命令行程序和網(wǎng)絡服務等程序，因為它們很少需要這樣的細粒度操作。但是低級的設備驅動、內(nèi)核空間操作系統(tǒng)組件以及其他需要對內(nèi)存布局和管理進行嚴格控制的任務最好是在 C 中創(chuàng)建。

 

C vs. Rust

在某些方面，Rust 是對 C 和 C++ 造成的內(nèi)存管理難題的回應，也是對這些語言許多其他缺點的回應。Rust 編譯為本機代碼，因此在性能上與 C 相當。不過，默認情況下，內(nèi)存安全是 Rust 的主要賣點。

Rust 的語法和編譯規(guī)則幫助開發(fā)者避免常見的內(nèi)存管理錯誤。如果一個程序存在跨過 Rust 語法的內(nèi)存管理問題，那么它就不會編譯。使用該語言的新手，尤其是從像 C 這樣為此類錯誤提供了大量空間的語言轉過來的新手，他們學習 Rust 的第一階段是如何安撫編譯器。但是 Rust 支持者認為，這種短期的痛苦將得到一個長期的回報：不會犧牲速度的更安全的代碼。

Rust 也可以用它的工具改善 C。默認情況下，項目和組件管理是 Rust 提供的工具鏈的一部分，與 Go 相同。有一種默認的、推薦的方式來管理包、組織項目文件夾，以及處理許多其他事情，這最多是臨時措施，每個項目和團隊處理它們的方式都是不同的。

盡管如此，對于 C 開發(fā)人員來說，被吹捧為 Rust 優(yōu)勢的東西可能看起來不是那樣的。Rust 的編譯時安全特性不能被禁用，所以即使是再小的 Rust 程序也必須符合 Rust 的內(nèi)存安全限制。默認情況下，C 可能不太安全，但在必要時，它更靈活，更寬容。

另一個可能的缺點是 Rust 語言的大小。即使考慮到標準庫，C 的新特性也相對較少。Rust 特性集正在蔓生并持續(xù)增長。與 C++ 相比，較大的 Rust 特性集意味著更強大的能力，但也更復雜。C 是一種較小的語言，但更容易建模，因此可能更適合于 Rust 看上去有點過火的項目中。

 

C vs. Python

現(xiàn)在，每當談論軟件開發(fā)時，Python 似乎總是能進入到討論中。畢竟，Python 是“第二個適合所有事情的語言”，毫無疑問，它是最通用的語言之一，有數(shù)千個第三方庫。

Python 強調(diào)的是開發(fā)速度而不是執(zhí)行速度，這是它與 C 的最大區(qū)別。用另一種語言（如 C 語言）組裝一個程序可能需要一個小時，而用 Python 只需幾分鐘。另一方面，該程序在 C 語言中執(zhí)行可能只需要幾秒鐘，而在 Python 中運行則需要一分鐘。（一個很好的經(jīng)驗法則：Python 程序的運行速度通常比 C 程序慢一個數(shù)量級）。但是對于現(xiàn)代硬件上的許多工作來說，Python 足夠快，這是它獲得成功的關鍵。

另一個主要區(qū)別在于內(nèi)存管理。Python 程序完全是由 Python 運行時進行內(nèi)存管理，因此開發(fā)人員不必擔心分配和釋放內(nèi)存的困難。但這里再次強調(diào)，開發(fā)者的輕松是以犧牲運行時性能為代價的。編寫 C 程序需要謹慎地注意內(nèi)存管理，但是生成的程序通常是純機器速度的黃金標準。

然而，其實 Python 和 C 之間有一個很深的聯(lián)系：參考 Python 運行時是用 C 寫的。這允許 Python 程序打包 C 和 C++ 編寫的庫。Python 生態(tài)系統(tǒng)中一些重要的第三方庫，如機器學習，其核心是 C 代碼。

如果開發(fā)速度比執(zhí)行速度更重要，并且如果程序的大部分執(zhí)行部分可以隔離成獨立的組件（而不是分散在整個代碼中），那么純 Python 或 Python 和 C 庫的混合比單獨使用 C 更好。否則的話，C 仍然是霸主。

名稱欄目：C語言與其他語言的對比
URL地址：http://www.muchs.cn/article32/gjggpc.html

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