這是一本給非計(jì)算機(jī)專業(yè)的大學(xué)生的C語(yǔ)言的書(shū)?！拔也皇菍W(xué)計(jì)算機(jī)的，為啥要學(xué)C語(yǔ)言？”這個(gè)問(wèn)題每年在中華大地都會(huì)被問(wèn)上幾百萬(wàn)次。被問(wèn)的對(duì)象可能是老師，也可能是師哥師姐。師哥師姐往往也就是故作明了的表情，復(fù)述一遍隱約記得的老師的話。而這些話多半都是比較高瞻遠(yuǎn)矚的，例如“將來(lái)可能會(huì)用到”，“鍛煉編程思維有好處”，“C語(yǔ)言是學(xué)編程的基礎(chǔ)”等等。這些話沒(méi)有錯(cuò)，所謂“技不壓身”，多學(xué)點(diǎn)兒東西肯定比不學(xué)要有好處。但問(wèn)題是，如果把學(xué)C語(yǔ)言的精力用來(lái)學(xué)學(xué)其它與專業(yè)相關(guān)度更高的東西，是不是會(huì)更好呢？既然如此，干嘛還學(xué)C語(yǔ)言呢？

最實(shí)在的答案，是何祚庥院士的：“誰(shuí)叫你不幸生在中國(guó)了？”

大學(xué)里除了要拿到“畢業(yè)證”和“學(xué)位證”以外，還要過(guò)“四級(jí)”和“二級(jí)”，否則可能會(huì)被扣發(fā)兩證，或找工作受阻，難以“落戶”等。這里的二級(jí)指的是“全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試二級(jí)”，是一個(gè)面向“程序員”，“考核計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和使用一種高級(jí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編寫(xiě)程序以及上機(jī)調(diào)試的基本技能”的考試。雖然社會(huì)只需要少量的人會(huì)編程序，但莫名其妙的是幾乎所有的大學(xué)生都想（或被要求）過(guò)二級(jí)，導(dǎo)致程序設(shè)計(jì)課程成為了必修課。

二級(jí)考試可選的語(yǔ)言包括C、C++、Java、Delphi、Visual Basic、Visual FoxPro和Access。為什么偏偏要學(xué)最古老的C呢？這里的原因復(fù)雜多樣，每個(gè)學(xué)校都有各自的解讀，就不一一列舉了?？傊?，中國(guó)一定是世界上“認(rèn)識(shí)”C語(yǔ)言的人口最多的國(guó)家，二級(jí)考試功不可沒(méi)。

反正既然此課已開(kāi)，不學(xué)也不行，精力已經(jīng)搭上，就還是認(rèn)真了解一下C語(yǔ)言吧。雖然有些無(wú)奈，但好在C語(yǔ)言確實(shí)是一個(gè)有趣的家伙，而且越了解越覺(jué)得有趣。如果不信，請(qǐng)往下看……

游戲、黑客和C語(yǔ)言

1969年的美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室，是當(dāng)時(shí)科技界的夢(mèng)工廠，集結(jié)著世界上最富創(chuàng)造力的科學(xué)家和工程師，包括數(shù)位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者，他們一起創(chuàng)造了無(wú)數(shù)影響著全人類的發(fā)明。比如數(shù)碼相機(jī)的核心——CCD就是那一年在貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生的。

這幫家伙的成就貌似高不可攀，但其實(shí)也都是凡人，在某些方面和我們也是非常相似的。比如當(dāng)他們見(jiàn)到一臺(tái)強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)時(shí)，心里最先想到的也是用它來(lái)玩游戲。那個(gè)時(shí)代，計(jì)算機(jī)是大型機(jī)構(gòu)才能擁有的奢侈品，在這上面玩游戲?qū)嵲诒╅逄煳?。但誰(shuí)在乎呢，追求快樂(lè)是最重要的，所以他們?yōu)榱送纯斓赝嬗螒蚨鴽](méi)少動(dòng)腦筋。

那時(shí)候是沒(méi)有商業(yè)游戲的，所以想有游戲玩，首先要發(fā)揮DIY精神，自己編。自己編的游戲被別人喜歡，是當(dāng)時(shí)最有面子的事情。有一個(gè)叫Ken Thompson（以下尊稱為ken）的工程師，26歲，游手好閑，看到阿波羅11號(hào)載人登月成功，覺(jué)得挺酷，自己也想試試，就設(shè)計(jì)了一個(gè)叫“Space Travel”的游戲。在游戲中，玩家駕駛著宇宙飛船，在虛擬的太陽(yáng)系里穿梭，欣賞美景的同時(shí)，還可以在各個(gè)行星、衛(wèi)星表面降落。這個(gè)游戲先是在Mutlics系統(tǒng)上編寫(xiě)，后來(lái)又在GECOS系統(tǒng)上重寫(xiě)。能運(yùn)行這兩個(gè)系統(tǒng)的機(jī)器都是笨重的大型機(jī)，雖然運(yùn)算能力出眾，但顯示效果很差，而且機(jī)時(shí)費(fèi)非常高，玩一次，公司要支付75美元（當(dāng)時(shí)美國(guó)人均月收入大約200美元）。這要是被老板發(fā)現(xiàn)了，可不是鬧著玩的。于是他伙同28歲的同事，Dennis M. Ritchie（以下尊稱為dmr），滿大樓地尋找免費(fèi)的“游戲機(jī)”。功夫不負(fù)有心人，還真被他們找到了一臺(tái)。

PDP-7小型機(jī)，DEC制造，擁有當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的圖形處理能力。彼時(shí)的計(jì)算機(jī)主要用來(lái)處理數(shù)據(jù)，圖形能力并不太重要，所以PDP-7更多的時(shí)候是靜靜地躺著，很少被使用，直到ken和dmr這對(duì)骨灰級(jí)的玩家發(fā)現(xiàn)了它。

游戲開(kāi)始了。但是，游戲的運(yùn)行需要操作系統(tǒng)的支持。PDP-7當(dāng)時(shí)還是“裸機(jī)”，沒(méi)有能在其上運(yùn)行的操作系統(tǒng)。偉大的DIY精神再次發(fā)揮作用，他倆挽起袖子開(kāi)始為PDP-7編寫(xiě)操作系統(tǒng)，并給這個(gè)系統(tǒng)起了一個(gè)名字——Unix。直到今天，Unix仍然是最被信任的操作系統(tǒng)，它既支撐著軍隊(duì)、政府、電力、電信和銀行等大型機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)，也是蘋(píng)果Mac系列電腦的動(dòng)力之源，甚至iPhone、iPod Touch的魅力也部分拜其所賜。

Unix起初是用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的，那是一種更接近機(jī)器而不是人的語(yǔ)言。計(jì)算機(jī)能直接讀懂的語(yǔ)言叫機(jī)器語(yǔ)言，它所有的語(yǔ)句都是由“0”和“1”兩個(gè)數(shù)字構(gòu)成的，根本就不是給人看的。當(dāng)最后一個(gè)機(jī)器語(yǔ)言程序員瘋掉以后，人們終于開(kāi)始琢磨怎么讓計(jì)算機(jī)認(rèn)識(shí)人語(yǔ)?；舅悸肥亲鲆粋€(gè)翻譯程序，直接把人語(yǔ)翻譯成機(jī)器語(yǔ)言。這種翻譯程序被命名為“編譯器”。但是直接理解人語(yǔ)太難了，直到現(xiàn)在還沒(méi)能實(shí)現(xiàn)，所以就折中一下，設(shè)計(jì)一種盡量接近人語(yǔ)，還能被精確翻譯為機(jī)器語(yǔ)言的語(yǔ)言。這種語(yǔ)言就是我們常說(shuō)的編程語(yǔ)言，學(xué)編程的過(guò)程，其實(shí)就是學(xué)用編程語(yǔ)言說(shuō)話給編譯器聽(tīng)的過(guò)程。第一種編程語(yǔ)言肯定是最接近機(jī)器而遠(yuǎn)離人類的，它就是匯編語(yǔ)言。雖然看上去有幾分像人語(yǔ)，比如加法叫“ADD”，減法叫“SUB”，但它的語(yǔ)法完全是機(jī)器的，每一行語(yǔ)句都和一條機(jī)器指令嚴(yán)格對(duì)應(yīng)，這個(gè)特點(diǎn)使得針對(duì)一種計(jì)算機(jī)編寫(xiě)的匯編程序不能在另一種計(jì)算機(jī)上使用，因?yàn)檫@兩種計(jì)算機(jī)的機(jī)器語(yǔ)言是不同的。用專業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，匯編語(yǔ)言缺少“可移植性”。

Unix的優(yōu)雅加上Space Travel的吸引力，使很多人希望他們的計(jì)算機(jī)上也能安裝Unix，玩玩Space Travel。于是ken和dmr決定改用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)Unix，這樣它就可以在更多類型的機(jī)器上運(yùn)行。

高級(jí)語(yǔ)言是除了機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言以外幾乎所有編程語(yǔ)言的統(tǒng)稱。它的特點(diǎn)是更接近人語(yǔ)，而與機(jī)器語(yǔ)言基本沒(méi)有瓜葛。不同的高級(jí)語(yǔ)言編譯器可以把同樣的代碼翻譯成適應(yīng)不同機(jī)器的指令，因而高級(jí)語(yǔ)言大多具有很好的可移植性。

故事講到這里，該這本書(shū)的主角——C語(yǔ)言，登場(chǎng)了。決定使用高級(jí)語(yǔ)言后，在語(yǔ)言的選擇上，ken和dmr遇到了麻煩。當(dāng)時(shí)可供選擇的高級(jí)語(yǔ)言有很多，包括直到現(xiàn)在還在被使用的BASIC和Fortran等，但都沒(méi)被看上眼。DIY基因再次發(fā)揮作用，他倆決定自己設(shè)計(jì)一種好用的高級(jí)語(yǔ)言，用來(lái)重寫(xiě)Unix。那一年是1972年，ken繼續(xù)完善Unix，dmr以ken早年設(shè)計(jì)的B語(yǔ)言為基礎(chǔ)，開(kāi)始設(shè)計(jì)新語(yǔ)言，兩人一起開(kāi)發(fā)編譯器。這個(gè)新語(yǔ)言被隨隨便便地命名為——C語(yǔ)言。

1983年，因?yàn)閁nix和C語(yǔ)言的巨大成功，ken和dmr共同獲得了計(jì)算機(jī)界的最高獎(jiǎng)——圖靈獎(jiǎng)。玩游戲玩到這等境界，古今也就只有這兩人吧。

Unix和C，得中其一，便能富可敵國(guó)。然而，他倆從一開(kāi)始就沒(méi)有去想申請(qǐng)專利、商標(biāo)、軟件著作權(quán)等法律保護(hù)，而是把所有的一切，包括源代碼，都隨心所欲地到處散播。對(duì)他們來(lái)說(shuō)，自己寫(xiě)的程序有人使用，是最大的快樂(lè)，也是最大的財(cái)富。也正因?yàn)槿绱?，很多機(jī)構(gòu)和個(gè)人都能自如地為Unix和C做貢獻(xiàn)，極大地促進(jìn)了它們的發(fā)展。

從上面的故事，我們可以發(fā)現(xiàn)他倆的很多可愛(ài)之處：做事情以興趣為出發(fā)點(diǎn)，并不在乎未來(lái)會(huì)怎樣；極富鉆研精神，信奉“自己動(dòng)手，豐衣足食”；樂(lè)于分享，不計(jì)回報(bào)。他們的這些特點(diǎn)正是正宗“黑客精神”的集中體現(xiàn)。他倆也被奉為黑客圈子里的英雄，甚至是開(kāi)山鼻祖，大家都尊稱他倆為ken和dmr（必須小寫(xiě)）。幾十年過(guò)去了，黑客圈子里再?zèng)]有第二個(gè)人敢叫“ken”，這個(gè)英語(yǔ)圈里司空見(jiàn)慣的名字。

Unix和C至今仍是年輕黑客被圈子接受前必須苦練的三大技藝之一和之二（之三是隨便一種腳本語(yǔ)言）。由黑客設(shè)計(jì)，被黑客推崇，所以C語(yǔ)言自身也處處閃耀著黑客精神的光芒。這種光芒使它能夠永葆青春。

C語(yǔ)言，不老的傳說(shuō)

最受歡迎的歌一定是被聽(tīng)得最多的，最受歡迎的語(yǔ)言一定是被用得最多的。C語(yǔ)言現(xiàn)在用得多嗎？在業(yè)界，一般的答案是：如果一件事可以用X語(yǔ)言做，就一定不要用C語(yǔ)言做。

這里的X可以代指任何語(yǔ)言。天啊，這好象是在說(shuō)“如果可以聽(tīng)X的歌，就一定不要聽(tīng)周杰倫的歌”。這是在評(píng)價(jià)周杰倫還是曾軼可啊？

哪個(gè)編程語(yǔ)言是最受歡迎的？每個(gè)人都會(huì)有自己的主觀看法。還是用客觀的數(shù)據(jù)說(shuō)話吧。

TIOBE在2016年8月公布的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言受歡迎程度的趨勢(shì)圖（最新的統(tǒng)計(jì)圖請(qǐng)?jiān)L問(wèn)上面網(wǎng)址）?？梢钥吹?，C語(yǔ)言始終處于前兩位，而且最近大有再次奪回第一位的勢(shì)頭。

能不用就不用，還如此受歡迎，這就有些讓人費(fèi)解了。dmr曾經(jīng)說(shuō)過(guò)一句話：“C詭異離奇，缺陷重重，并獲得巨大成功?！币?yàn)樵幃惽矣腥毕?，所以?huì)被盡量避免使用，取而代之的是彌補(bǔ)了這些缺陷的語(yǔ)言；因?yàn)榇_實(shí)獲得了巨大成功，所以它至今仍大受歡迎。一個(gè)成功的例證是，圖x-x中列舉的當(dāng)今最受歡迎的10種語(yǔ)言，除去C語(yǔ)言，剩下的9種中，有7種都直接使用、間接引用或部分借鑒了C語(yǔ)言的語(yǔ)法（比如，它們語(yǔ)句的結(jié)尾都要有一個(gè)“;”），只有Visual Basic和Python的語(yǔ)法里找不到C的影子。憑這等世界第一的影響力，受到歡迎也就在情理之中了，盡管它是那么的讓人愛(ài)恨交織。

C語(yǔ)言的愛(ài)與恨

C語(yǔ)言設(shè)計(jì)原則的第一條是：“信任程序員。”對(duì)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言了解不多的人，不會(huì)覺(jué)得這句話怎樣。但對(duì)真正的程序員來(lái)說(shuō)，憑這句話就足以對(duì)C語(yǔ)言愛(ài)一輩子，愛(ài)得死去活來(lái)。

C語(yǔ)言一夫當(dāng)?shù)赖哪甏?，?jì)算機(jī)相當(dāng)昂貴，但速度比不上現(xiàn)今的手機(jī)，內(nèi)存都是以KB為單位計(jì)算。所以，那時(shí)候?qū)Τ绦蜃罨镜囊缶褪切?。C語(yǔ)言完全滿足人們對(duì)效率的苛求，精心設(shè)計(jì)的代碼可以極大地節(jié)約計(jì)算機(jī)資源，又不像匯編語(yǔ)言那樣難用，所以受到程序員的歡迎。后來(lái)，硬件越來(lái)越便宜，性能越來(lái)越高，程序的運(yùn)行效率已經(jīng)不是追求的主要目標(biāo)，安全性、穩(wěn)定性和是否易于維護(hù)等變得重要起來(lái)，C語(yǔ)言的弊端便顯現(xiàn)了。

C語(yǔ)言給程序員最大的發(fā)揮空間，讓他們自由地在代碼中揮灑激情和創(chuàng)意，從不去質(zhì)疑這些代碼是否會(huì)帶來(lái)危害，因?yàn)樗靶湃纬绦騿T”，相信程序員的決定一定是正確的，即便有錯(cuò)誤，也一定能自己修正。無(wú)限制的自由，在某些人的手中是創(chuàng)造力的源泉，而在另外一些人手中，卻能成為混亂的根源。隨著軟件系統(tǒng)規(guī)模的膨脹，需要的程序員越來(lái)越多，綜合水準(zhǔn)越來(lái)越低，出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率越來(lái)越大，而每一個(gè)低級(jí)的錯(cuò)誤都可能會(huì)引發(fā)大災(zāi)難。很多人把這種亂象產(chǎn)生的原因歸罪于C，開(kāi)始懷疑它，甚至恨它，卻從不反省自己糟糕的編碼能力。于是有人說(shuō)，給這匹野馬加上韁繩吧，別讓它再恣意狂奔。但是C拒絕了鎖鏈，于是很多語(yǔ)言穿上C的外衣，自己掛上鎖鏈，站了出來(lái)。因?yàn)樗鼈兛瓷先ズ芟馛，所以大家很容易接受；因?yàn)樗鼈儝熘i鏈，所以它們不再信任程序員，而是指手畫(huà)腳地告訴程序員，這件事情該怎么做，那件事情不能怎么做。如果程序員不聽(tīng)它們的，它們就拒絕工作。這樣亂象解除了，開(kāi)發(fā)速度加快了，多人合作容易了，錯(cuò)誤減少了，對(duì)程序員能力的需求降低了，因而工資也降低了，老板開(kāi)心了，業(yè)界繁榮了。平心而論，“一件事情可以用X語(yǔ)言做，就一定不要用C語(yǔ)言做”確實(shí)是一個(gè)很好的策略，盡管程序員會(huì)失去一些自由，但在合法的范圍內(nèi)仍有一定的空間可以發(fā)揮創(chuàng)造力，而且這些創(chuàng)造力很少創(chuàng)造出負(fù)面效果，綜合起來(lái)能讓老板、程序員、用戶皆大歡喜。但程序員，尤其是受人尊敬的程序員，他們的血液中天生就充滿著不安分，向往自由的黑客生活，所以他們會(huì)一邊撫摸著身上的傷口，一邊懷念那個(gè)魯莽卻無(wú)往不利的老將軍，懷念在他手下無(wú)拘無(wú)束的日子，懷念被他激發(fā)出的層層潛能。這個(gè)老將軍是程序員心中永遠(yuǎn)的戰(zhàn)神。

C語(yǔ)言教給我們的事

現(xiàn)在，還需要使用C語(yǔ)言的地方大概只限于下面三個(gè)領(lǐng)域：

C語(yǔ)言仍然是編寫(xiě)操作系統(tǒng)的不二之選。它為操作系統(tǒng)而生，能更直接地與計(jì)算機(jī)底層打交道，精巧、靈活、高效。最重要的，操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)者都是最頂尖的程序員，他們有充足的能力和經(jīng)驗(yàn)駕馭C語(yǔ)言。

在對(duì)程序的運(yùn)行效率有苛求的地方，比如嵌入式領(lǐng)域，C語(yǔ)言也是首選。不過(guò)，嵌入式系統(tǒng)現(xiàn)在的硬件性能也已經(jīng)足夠強(qiáng)大，而功能要求越來(lái)越高，所以C語(yǔ)言的生存空間正在縮小。

在需要繼承或維護(hù)已有的C代碼的地方，還需要C語(yǔ)言。有很多影響深遠(yuǎn)的軟件和程序庫(kù)最早都是用C開(kāi)發(fā)的，所以還要繼續(xù)應(yīng)用C。但是，它們中的很多已經(jīng)開(kāi)始使用其它語(yǔ)言重寫(xiě)，那些C的代碼早晚有一天會(huì)被拋棄。

應(yīng)用面如此窄，學(xué)它能有多大用處呢？

如果單純從“用不上”這個(gè)角度得出“學(xué)C語(yǔ)言沒(méi)有用”的結(jié)論，是有失公允的。即便對(duì)計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)而言，C語(yǔ)言的“用處”也不算大。學(xué)習(xí)C語(yǔ)言的意義在于，它為我們打開(kāi)一扇了解計(jì)算機(jī)的窗口。在幾乎做任何事情都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)的今天，越了解計(jì)算機(jī)也就意味著越能利用好計(jì)算機(jī)。

美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系前系主任周以真教授在2006年發(fā)表了一篇著名的文章——《計(jì)算思維》。文中談到“計(jì)算機(jī)科學(xué)的教授應(yīng)當(dāng)為大學(xué)新生開(kāi)一門(mén)稱為‘怎么像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣思維’的課，面向非專業(yè)的，而不僅僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的學(xué)生”，這是因?yàn)椤?a href="http://www.delux-kingway.cn/v/tag/557/" target="_blank">機(jī)器學(xué)習(xí)已經(jīng)改變了統(tǒng)計(jì)學(xué)。……計(jì)算生物學(xué)正在改變著生物學(xué)家的思考方式。類似地， 算博弈理論正改變著經(jīng)濟(jì)學(xué)家的思考方式，納米計(jì)算改變著化學(xué)家的思考方式，量子計(jì)算改變著物理學(xué)家的思考方式”，所以“計(jì)算思維代表著一種普遍的認(rèn)識(shí)和一類普適的技能，每一個(gè)人，不僅僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)家，都應(yīng)熱心于它的學(xué)習(xí)和運(yùn)用”。

不過(guò)遺憾的是，我們現(xiàn)在還很少有學(xué)校開(kāi)設(shè)這樣的課程。所以程序設(shè)計(jì)課在某種程度上肩負(fù)了傳播計(jì)算思維的責(zé)任。這也是對(duì)于不需要使用C語(yǔ)言的學(xué)生而言，最大意義之所在。

總之，不管你該不該學(xué)C，適不適合學(xué)C，既然這門(mén)課已經(jīng)開(kāi)了，而且有不錯(cuò)的老師帶領(lǐng)，那么就好好抓住這個(gè)機(jī)會(huì)吧，別把時(shí)間浪費(fèi)了。也許一個(gè)學(xué)期之后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)自己在程序設(shè)計(jì)方面的天賦，進(jìn)而在這方面努力，最后成為一名受人尊敬的黑客呢。