Язык программирования Си: история создания и актуальность сегодня

Ключевые характеристики языка программирования Си

Пожалуй, ключевая характеристика языка программирования Си – его минималистичность. Авторы задумывали его, как простой инструмент для написания программ, которые будут легко компилироваться с использованием однопроходного компилятора. При этом чтобы в результате для каждого элемента программы было задействовано как можно меньше машинных команд, и чтобы примененные базовые составляющие языка никак не касались библиотеки времени выполнения.

Встречается такая формулировка, что Си – это «универсальный ассемблер», что подчеркивает универсальность стандарта Си. Его код без проблем компилируется на любом компьютере, практически не меняясь (в то время как в языках ассемблера нет единых стандартов для всех платформ). Си относят к языкам среднего и низкого уровня, потому что по работе он максимально близок к реальным устройствам.

Итак, это язык сравнительно низкого уровня с небольшим (можно сказать) набором элементов, и выстраивать компиляторы Си относительно не сложно. Поэтому использовать его можно на очень разных платформах (в их количестве, пожалуй, все другие языки уступают данному). При этом тут есть возможность писать переносимые программы. А если они разработаны в соответствии со стандартом языка, то компилируется на любом компьютере.

Узнай, какие ИТ - профессии
входят в ТОП-30 с доходом
от 210 000 ₽/мес

Павел Симонов

Исполнительный директор Geekbrains

Команда GeekBrains совместно с международными специалистами по развитию карьеры подготовили материалы, которые помогут вам начать путь к профессии мечты.

Подборка содержит только самые востребованные и высокооплачиваемые специальности и направления в IT-сфере. 86% наших учеников с помощью данных материалов определились с карьерной целью на ближайшее будущее!

Скачивайте и используйте уже сегодня:

Павел Симонов

Исполнительный директор Geekbrains

Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2023

Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда

Подборка 50+ бесплатных нейросетей для упрощения работы и увеличения заработка

Только проверенные нейросети с доступом из России и свободным использованием

ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains

Список проверенных ресурсов реальных вакансий с доходом от 210 000 ₽

Получить подборку бесплатно

pdf 3,7mb

doc 1,7mb

Уже скачали 31979

По сути Си (вместе с ОС UNIX, они довольно долго использовались во взаимодействии) писался разработчиками как бы для самих себя и еще для довольно небольшого круга своих коллег, а между тем язык теперь применяется довольно широко, не только в системном программировании.

Значимые отличительные черты языка программирования Си:

• понятная языковая база, отдельные библиотеки с математическими функциями, с функциями управления файлами и т.п.;
• направленность на процедурное программирование, что очень удобно с точки зрения использования структурного подхода к процессу программирования;
• система типов, исключающая появление бессмысленных операций;
• процессор задействуется для определения макросов, или, например, для запуска файлов, содержащих исходный код;
• есть специальные указатели, дающие доступ к памяти компьютера;
• ключевых слов – по минимуму;
• параметры передаются в функцию по значению, не по ссылке. А для передачи по ссылке используются указатели;
• указатели для функций и статических переменных. Благодаря этому доступно выполнение замыкания и простого полиморфизма;
• обозначены области действия имен;
• записями (имеются в виду собирательные типы данных, формируемые самим пользователем) можно управлять как единой структурой.

Ниже перечислены особенности, которыми не обладает язык программирования Си (но в других языках они есть):

• управление памятью в автоматическом режиме;
• работа с объектно-ориентированным программированием. Тут стоит упомянуть, что код программы в первых версиях С++ генерировался именно на Си;
• использование вложенных функций;
• функции и операторы, работающие с разнотипными данными (полиморфизм);
• многозадачность, поддержка сети.

Да, в Си отсутствует ряд важных моментов, однако он все равно оценен по достоинству, потому что на нем можно быстро генерировать компиляторы для использования на новых платформах. Еще, работая с этим языком, программисты имеют возможность видеть, как функционируют написанные ими программы (и поэтому они получаются более эффективными в сравнении с теми, что пишутся на других языках).

Элементы языка программирования Си

Синтаксические символы

В Си для написания программ есть: множество символов и множество представимых символов. В первое множество входят буквы, цифры и знаки препинания, из комбинаций которых выстраиваются языковые конструкции. Буквы, цифры и символы, представимые в виде графически отдельных символов, собраны в множестве представимых символов (которое является подмножеством множества символов).

Дарим скидку от 60%
на обучение «Инженер-программист» до 01 декабря

Уже через 9 месяцев сможете устроиться на работу с доходом от 150 000 рублей

Забронировать скидку

Буквы и цифры в языке программирования Си

Во множество символов входят буквы английского алфавита (большие и маленькие) и цифры (арабские от 0 до 9):

• большие буквы: A B C D E F G H I J K L M N O P Q R T U V W X Y Z;
• маленькие: a b c d e f g h i j k l m n o p q r t u v w x y z;
• цифры: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9.

Читайте также!

Подробнее

Из этих цифр и букв составляют слова-ключи, константы, идентификаторы.

Пробельные символы

Это: пробел, табуляция (в том числе вертикальная), перевод строки, возврат каретки, новая строка, новая страница. Символы пробела необходимы для разделения друг от друга символов программного кода.

Спецсимволы и знаки препинания

Используются по необходимости в комментариях, константах, строковых литералах.

Символьные ESC-последовательности

Наборы символов, состоящие из пробельных и неграфических символов. Они необходимы для обозначения возврата каретки, табуляции и проч.

Символы операций

В любом языке программирования, и в Си, в том числе, для обозначения действий с различными величинами используются следующие наборы символов:

• Знак сложения: +
• Знак вычитания и отрицания: —
• Знак умножения: *
• Знак деления: /
• Логическое НЕ: !
• Побитовое дополнение: ~
• Меньше: <
• Меньше или равно: <=
• Больше: >
• Больше или равно: >=
• Равно: ==
• Не равно: !=
• Остаток: %
• Сдвиг влево: <<
• Сдвиг вправо: >>
• Логическое И: &&
• Логическое ИЛИ: ||
• Последовательное выполнение: ,
• Операция условного выражения: ?:
• Инкремент: ++
• Декремент: —
• Простое присваивание: =
• Сложение с присваиванием: +=
• Вычитание с присваиванием: -=
• Умножение с присваиванием: * =
• Деление с присваиванием: /=
• Остаток с присваиванием: %=
• Сдвиг вправо с присваиванием: >>=
• Сдвиг влево с присваиванием: <<=
• Побитовое И с присваиванием: &=
• Побитовое включающее ИЛИ с присваиванием: |=
• Побитовое исключающее ИЛИ с присваиванием: ^=

Только до 25.11

Скачай подборку материалов, чтобы гарантированно найти работу в IT за 14 дней

Список документов:

ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains

20 профессий 2023 года, с доходом от 150 000 рублей

Чек-лист «Как успешно пройти собеседование»

Чтобы получить файл, укажите e-mail:

Введите e-mail, чтобы получить доступ к документам

Подтвердите, что вы не робот,
указав номер телефона:

Введите телефон, чтобы получить доступ к документам

Скачать подборку бесплатно pdf 2,5mb

Уже скачали 52300

Я подтверждаю согласие на обработку персональных данных.

Постоянные величины

Это константы, представленные в виде строки или числового значения. Различают 4 типа констант:

1. Целые десятичные, восьмеричные или шестнадцатеричные числа.
2. Действительные десятичные положительные числа, называемые константами с плавающей точкой.
3. Константы, состоящие из символов – букв, цифр, знаков препинания. И еще это может быть заключенный в одинарные кавычки символ ESC.
4. Строчные литералы, имеющие вид заключенных в двойные кавычки наборов букв, цифр и символов.

Идентификаторы

В языке программирования Си это названия переменных функций и меток. Они (эти названия) включают в себя буквы, цифры и знак нижнего подчеркивания. Создаются идентификаторы объявлением в исходном коде для необходимой переменной или метода.

Слова-ключи

Это заранее определенные идентификаторы в языке программирования Си. При работе над программой разработчику необходимо помнить, что придуманные им имена для идентификаторов должны отличаться от ключевых слов. Вот список действующих в Си слов-ключей:

• 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
• while
• do
• if
• static
• volatile

Комментарии к коду

Ими описываются программные коды. Компилятор рассматривает комментарии как самостоятельные наборы символов и поэтому не реагирует на содержащиеся внутри них коды (если они там есть).

Популярные статьи

Высокооплачиваемые профессии сегодня и в ближайшем будущем

Дополнительный заработок в Интернете: варианты для новичков и специалистов

Востребованные удаленные профессии: зарабатывайте, не выходя из дома

Разработчик игр: чем занимается, сколько зарабатывает и где учится

Как выбрать профессию по душе: детальное руководство + ценные советы

Лексемы

Работая с программой, компилятор Си делит код на группы символов, называемые лексемами. Это куски кода, заключенные в квадратные, круглые либо фигурные скобки.

4 наиболее популярных применения языка программирования Си

Язык программирования Си задействуют в большей степени для реализации сложных, нестандартных задач (простые задачи легче решаются с применением языков более высокого уровня). Чаще всего Си используется в нижеперечисленных случаях.

• Оптимизация кода с помощью С++.

Использование функционала С++ подразумевает больший расход ресурсов, (это касается оперативной памяти, например). Поэтому написание кода на «чистом» Си обходится дешевле. Когда необходимо ускорить работу какого-нибудь из алгоритмов, лучше отказаться от встроенных возможностей (полиморфизма, к примеру) языков программирования С++ и Си-шарп для ООП, а вместо этого задействовать процедурный стиль.

И все же для получения еще более высокой скорости специалисты часть кода пишут все же на ассемблере.

Читайте также!

Высокоуровневый язык программирования: отличительные черты и основные виды

Подробнее

• Защита информации.

Подразумевает обеспечение безопасности в случае сложных хакерских атак, таких как:

• Действие через уязвимости, а именно — через переполнение буфера и с помощью двойных удалений (так называемых повреждений кучи).
• Сокрытие кода (или инъекция). Это проникновение через уязвимость в другой процесс и помещение в чужой код – своего. Процесс будет его выполнять, при этом самого кода не видно, потому что он спрятан внутрь другого процесса, не представляющего опасности.
• Перехват (по-английски — hooking). Чтобы видеть, какие действия кто-то производит в системе, к примеру, какие файлы открывает, какими кнопками пользуется, нужно каждый раз в такие моменты вызывать отслеживающий код. Для этого вы берете свой собственный код и вставляете его на место какого-либо элемента API операционной системы.

В перечисленных случаях почти всегда применяется PIC-код, то есть, код, не зависящий от адреса (position-independent code). Его может запустить кто угодно и откуда угодно, код будет работать в любом месте памяти. Глобальные переменные и таблицы PIC-коду недоступны, поэтому написать его с помощью С++ не получится, потому что для реализации наследования в С++ как раз используются глобальные таблицы.

• Написание кода ядра.

Код, работающий в режиме ядра (kernel mode). Ему в полном объеме доступна память, RAM, GPU, жесткий диск. Именно в режиме ядра функционируют:

• Аппаратные драйверы, которым обязательно необходим доступ к оборудованию. Они, собственно, осуществляют взаимодействие между этим оборудованием и пользовательским кодом (имеется в виду не в режиме ядра).
• Ядро ОС. Именно на языке программирования Си написаны, к примеру, ядра Unix, Android и многих других операционных систем.

Код на С++ тут применить не получится. Все те же глобальные таблицы будут недоступны в режиме ядра, в котором как раз иногда и требуется PIC-код, в частности, для запуска загрузчика (bootloader). А без него не обойтись, это первое, что срабатывает при включении компьютера. БИОС «берет» программу загрузки на жестком диске, отправляет в память процессора и дает команду на запуск.

• Embedded-разработка.

Языки программирования Си, С++ и Си-шарп подходят для программирования встраиваемых систем, но выигрышность Си в том, что для его использования достаточно минимальных ресурсов. К примеру, не проблема, если у микроконтроллера совсем мало RAM. Для оптимизации кода и получения доступа к специфичным инструкциям процессора не помешает знание и ассемблера (ARM-ассемблера, например). Именно на нем пишутся ассемблерные вставки.

Стоит ли изучать язык программирования Си

Что можно сказать о необходимости изучения языка программирования Си для начинающих программистов? Сейчас разработчики больше используют ООП (объектно-ориентированное программирование), а язык Си все-таки процедурный и в последнее время применяется больше «нишево».

Читайте также!

Язык PHP: насколько актуален сегодня

Подробнее

К примеру, там, где касательно производительности действуют строгие стандарты, или у платформы слабые аппаратные ресурсы. На Си программируются микроконтроллеры, например. Ядро Linux тоже написано на нем.

На этом языке пишут игры для мобильных телефонов или разрабатывают native методы для Java классов, которые реализуются через вызовы JNI.

Впрочем, начинать осваивать базовые понятия типа классических структур данных, битовых операций, и других можно и с ООП языков. Вообще, на практике не всегда нужны такие глубокие познание, какие дает Си.

В любом случае хороший, высококлассный программист должен обладать широким спектром знаний. В России в целом не так уж много тех, кто разбирается в «низких» языках программирования. И специалисты по Си имеют явное преимущество перед теми, кто работает в рамках одной концепции или языка.

Автор статьи:

Редакция сайта GeekBrains Шеф-редактор раздела Программирование