C — это классический компилируемый стандартизированный слабо статически типизированный императивный язык программирования с ручным управлением памятью, созданный в 1970-х годах Брайаном Керниганом и Деннисом Ритчи. Широко распространен, используется как для написания операционных систем, драйверов и программирования микроконтроллеров, так и для высокоуровневых проектов. Основные идеи: препроцессор, структуры, функции, указатели, указатели на функции.
Компоновка программы
Написанные на С программы традиционно состоят из .h и .c файлов, объединенных между собой с помощью директивы препроцессора #include и так называемых стражей включения (include guard).
Файлы .h содержат интерфейс, а .c — его реализацию.
Граф компоновки больших программ может быть достаточно сложен, и поэтому связанные с неправильным включением ошибки — не редкость.
Стандартная библиотека:
Существует множество стандартизированных функций для ввода/вывода, взаимодействием с ОС, памятью, строками, датой, типами данных, отладки. Подробнее смотрите заголовочные файлы:
assert.h
complex.h
ctype.h
errno.h
fenv.h
float.h
inttypes.h
iso646.h
limits.h
locale.h
math.h
setjmp.h
signal.h
stdarg.h
stdbool.h
stddef.h
stdint.h
stdio.h
stdlib.h
string.h
tgmath.h
time.h
wchar.h
wctype.h
Основные средства абстракции:
- функции
- структуры
- указатели
- typedef
- препроцессор
- указатели на функции
Базовые типы данных:
int
float
double
char
Операторы:
- Арифметические
- Логические
- Побитовые
- Сравнения
- Составного присваивания
- Указатели и члены
- Остальные
Ключевые слова:
auto
break
case
char
const
continue
default
do
double
else
enum
extern
float
for
goto
if
int
long
register
return
short
signed
sizeof
static
struct
switch
typedef
union
unsigned
void
volatile
while
Стандарты:
- K&R C
- ANSI C
- C99
- C11
Самые популярные компиляторы:
- gcc
- clang
- Visual Studio
Известные проекты, эксплуатирующие С:
- Apache
- Nginx
- Linux
- FreeBSD
- Windows
- Quake 3
- Vim
- Многие известные базы данных (MySQL, PostgreSQL, Redis и др.)
Влияние на другие языки.
Множество других языков так или иначе имеют заимствования из C, первоначально написаны на C, а также предоставляют интерфейсы для вызова С библиотек, количество которых на сегодняшний день не поддается исчислению. Хорошие примеры — Python и Java.
Примеры:
Приближенное вычисление обратного квадратного корня в движке Quake 3:
float Q_rsqrt( float number )
{
long i;
float x2, y;
const float threehalfs = 1.5F;
x2 = number * 0.5F;
y = number;
i = * ( long * ) &y;
i = 0x5f3759df - ( i >> 1 );
y = * ( float * ) &i;
y = y * ( threehalfs - ( x2 * y * y ) );
y = y * ( threehalfs - ( x2 * y * y ) );
return y;
}
Линейный генератор случайных чисел:
#include <stdint.h>
uint64_t s[2]; //Нужно проинициализировать не нулями.
uint64_t xorshift128plus(void) {
uint64_t x = s[0];
uint64_t const y = s[1];
s[0] = y;
x ^= x << 23; // a
x ^= x >> 17; // b
x ^= y ^ (y >> 26); // c
s[1] = x;
return x + y;
}
Так называемый void walker. Выполнение приводит к перезагрузке некоторых моделей микроконтроллеров.
((void(*)(void))0)();
Классический пример от 1998 года. Вычисление числа Пи с помощью подсчета площади самой программы.
#define _ -F<00||--F-OO--;
int F=00,OO=00;main(){F_OO();printf("%1.3f\n",4.*-F/OO/OO);}F_OO()
{
_-_-_-_
_-_-_-_-_-_-_-_-_
_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_
_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_
_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_
_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_
_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_
_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_
_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_
_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_
_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_
_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_
_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_
_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_
_-_-_-_-_-_-_-_
_-_-_-_
}
