编程之美，让美国人科技高速发展，浅谈C语言带给美国的变化

　　我去年7月份有幸应美国朋友的邀约，在美国众多正在飞速发展中的高科技型企业畅游了一番。本来我以为，美国只有Google公司，苹果公司，FaceBook，IBM，微软，思科这些巨型的高新技术企业在世界的新技术领域活跃。然而真正的到了美国，我才真正的发现美国远远比我想象的更加丰富多彩。而让美国高新科技产业展现蓬勃生机的因素，我深深的发现C语言确实功不可没。

　C语言是一门通用计算机编程语言，广泛应用于底层开发。C语言的设计目标是以一种简易的方式编译、处理低级存储器，产生少量的机器码以及不需要任何的运行环境支持便能运行的编程语言。

　　正是由于C语言这一设计思想让美国人的创新设计思想可以淋漓尽致的展现出来，高科技智能控制的大量新型产品的功用在美国到处都可以得到体现。7月6号，我有幸参观了一名14岁美国中学生（其父母都是地道的小型农场主，其生产的农作物仅够一家人的花销）创办的企业，其公司为美国研发了特别多的交通方面的应用型器械，包括道路故障排查机器和车辆超载追踪仪器，以及利用大数据为商场超市服务。如今这名中学生已经26岁，和我一般大的年领，我们在一起交流的时候，我不能从其身上体会到他对自己拥有的这一切感到多么自豪，相反，和他交谈中发现他对自己取得这一切成果显得很自然。他说自己在8岁起就已经学会了C语言，10岁的时候就已经可以为机器人编写驱动程序了。而他如今所有的成就，除了产品的元器件来源于他广泛的渠道以外，所有的机器的控制和操作程序都是来源于C语言提供的基础的编程。

　　我又随意参观了一些美国专门做测量仪器的公司和处理污水设备公司，其内部生产的原件也均来自于C语言。

　　我感到很诧异，为什么C语言具有这么大的魔力呢？

　　起初，C语言没有官方标准。1978年由美国电话电报公司(AT&T）贝尔实验室正式发表了C语言。布莱恩·柯林汉（Brian Kernighan） 和 丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie） 出版了一本书，名叫《The C Programming Language》。这本书被 C语言开发者们称为K&R，很多年来被当作 C语言的非正式的标准说明。人们称这个版本的 C语言为K&R C。K&R C主要介绍了以下特色：

结构体（struct）类型

长整数（long int）类型

无符号整数（unsigned int）类型

把运算符=+和=-改为+=和-=。因为=+和=-会使得编译器不知道使用者要处理i = -10还是i =- 10，使得处理上产生混淆。

即使在后来ANSI C标准被提出的许多年后，K&R C仍然是许多编译器的最 准要求，许多老旧的编译器仍然运行K&R C的标准。

　　1970到80年代，C语言被广泛应用，从大型主机到小型微机，也衍生了C语言的很多不同版本。

　　1983年，美国国家标准协会（ANSI）成立了一个委员会X3J11，来制定 C语言标准。

　　1989年，美国国家标准协会（ANSI）通过了C语言标准，被称为ANSI X3.159-1989 "Programming Language C"。因为这个标准是1989年通过的，所以一般简称C89标准。有些人也简称ANSI C，因为这个标准是美国国家标准协会（ANSI）发布的。

　　1990年，国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）把C89标准定为C语言的国际标准，命名为ISO/IEC 9899:1990 - Programming languages -- C   。因为此标准是在1990年发布的，所以有些人把简称作C90标准。不过大多数人依然称之为C89标准，因为此标准与ANSI C89标准完全等同。

　　1994年，国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）发布了C89标准修订版，名叫ISO/IEC 9899:1990/Cor 1:1994 [6]  ，有些人简称为C94标准。

　　1995年，国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）再次发布了C89标准修订版，名叫ISO/IEC 9899:1990/Amd 1:1995 - C Integrity [7]  ，有些人简称为C95标准。

 　　C99标准

　　1999年1月，国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）发布了C语言的新标准，名叫ISO/IEC 9899:1999 - Programming languages -- C [8]  ，简称C99标准。这是C语言的第二个官方标准。

　　在C99中包括的特性有：

　　增加了对编译器的限制，比如源程序每行要求至少支持到 4095 字节，变量名函数名的要求支持到 63 字节（extern 要求支持到 31）。增强了预处理功能。例如：

　　宏支持取可变参数 #define Macro(...) __VA_ARGS__

　　使用宏的时候，允许省略参数，被省略的参数会被扩展成空串。支持 // 开头的单行注释（这个特性实际上在C89的很多编译器上已经被支持了）增加了新关键字 restrict, inline, _Complex, _Imaginary, _Bool支持 long long, long double _Complex, float _Complex 等类型支持不定长的数组，即数组长度可以在运行时决定，比如利用变量作为数组长度。声明时使用 int a[var] 的形式。不过考虑到效率和实现，不定长数组不能用在全局，或 struct 与 union 里。变量声明不必放在语句块的开头，for 语句提倡写成 for(int i=0;i<100;++i) 的形式，即i 只在 for 语句块内部有效。允许采用（type_name）{xx,xx,xx} 类似于 C++ 的构造函数的形式构造匿名的结构体。复合字面量：初始化结构的时候允许对特定的元素赋值，形式为：struct test{int a[3]，b;} foo[] = { [0].a = {1}, [1].a = 2 };struct test{int a, b, c, d;} foo = { .a = 1, .c = 3, 4, .b = 5 }; // 3,4 是对 .c,.d 赋值的格式化字符串中，利用 \u 支持 unicode 的字符。支持 16 进制的浮点数的描述。printf scanf 的格式化串增加了对 long long int 类型的支持。浮点数的内部数据描述支持了新标准，可以使用 #pragma 编译器指令指定。除了已有的 __line__ __file__ 以外，增加__func__ 得到当前的函数名。允许编译器化简非常数的表达式。修改了 /% 处理负数时的定义，这样可以给出明确的结果，例如在C89中-22 / 7 = -3, -22% 7 = -1，也可以-22 / 7= -4, -22% 7 = 6。 而C99中明确为 -22 / 7 = -3, -22% 7 = -1，只有一种结果。取消了函数返回类型默认为 int 的规定。允许 struct 定义的最后一个数组不指定其长度，写做 [](flexible array member)。const const int i 将被当作 const int i 处理。增加和修改了一些标准头文件，比如定义 bool 的 <stdbool.h> ，定义一些标准长度的 int 的 <inttypes.h> ，定义复数的 <complex.h> ，定义宽字符的 <wctype.h> ，类似于泛型的数学函数 <tgmath.h>， 浮点数相关的 <fenv.h>。 在<stdarg.h> 增加了 va_copy 用于复制 ... 的参数。里增加了 struct tmx ，对 struct tm 做了扩展。

　　在C89只允许使用/*...*/形式的注释，而C++则允许使用//形式的注释，因此//形式的注释被称为C++风格。但许多C编译系统再C99之前就已经支持这种方便的注释方法，C99正式将//形式的注释纳入C语言的标准。输入输出对宽字符以及长整数等做了相应的支持。

GCC和其它一些商业编译器基本都支持C99的大部分特性。

C11标准

　　2011年12月8日，国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）再次发布了C语言的新标准，名叫ISO/IEC 9899:2011 - Information technology -- Programming languages -- C [10]  ，简称C11标准，原名C1X。这是C语言的第三个官方标准，也是C语言的最新标准。

　　新的标准提高了对C++的兼容性，并增加了一些新的特性。这些新特性包括：

对齐处理(Alignment)的标准化(包括_Alignas标志符，alignof运算符, aligned_alloc函数以及<stdalign.h>头文件。

_Noreturn 函数标记，类似于 gcc 的 __attribute__((noreturn))。_Generic 关键字。

　　多线程(Multithreading)支持，包括：

　　_Thread_local存储类型标识符，<threads.h>头文件，里面包含了线程的创建和管理函数。_Atomic类型修饰符和<stdatomic.h>头文件。增强的Unicode的支持。基于C Unicode技术报告ISO/IEC TR 19769:2004，增强了对Unicode的支持。包括为UTF-16/UTF-32编码增加了char16_t和char32_t数据类型，提供了包含unicode字符串转换函数的头文件<uchar.h>.删除了 gets() 函数，使用一个新的更安全的函数gets_s()替代。增加了边界检查函数接口，定义了新的安全的函数，例如 fopen_s()，strcat_s() 等等。增加了更多浮点处理宏。匿名结构体/联合体支持。这个在gcc早已存在，C11将其引入标准。

　　静态断言(static assertions)，_Static_assert()，在解释 #if 和 #error 之后被处理。新的 fopen() 模式，(“…x”)。类似 POSIX 中的 O_CREAT|O_EXCL，在文件锁中比较常用。新增 quick_exit() 函数作为第三种终止程序的方式。当 exit()失败时可以做最少的清理工作。

　　通过这些，我们可以发现，美国人共同齐心协力为实现C语言最初的设计目标共同努力，才造就了如今美国科技的崛起，为美国在世界上的版权地位塑造了机会。时间不早了，大家晚安吧！