ทำไมมีคอมไพเลอร์ C น้อยมาก?

C เป็นหนึ่งในภาษาที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในโลก มันคิดเป็นสัดส่วนใหญ่ของรหัสที่มีอยู่และยังคงใช้สำหรับรหัสใหม่จำนวนมหาศาล เป็นที่ชื่นชอบของผู้ใช้มันบอกอย่างกว้างขวางว่าความสามารถในการเรียกใช้ C คือคำจำกัดความที่ไม่เป็นทางการของแพลตฟอร์มและได้รับคำชมจากแฟน ๆ ว่าเป็นภาษา "เล็ก" ที่มีคุณสมบัติค่อนข้างสะอาด

แล้วคอมไพเลอร์ทั้งหมดอยู่ที่ไหน?

บนเดสก์ท็อปมีสอง (แนบเนียน) สอง : GCC และเสียงดังกราว ลองคิดดูสักสองสามวินาทีคุณอาจจำได้ว่า Intel มีอยู่เช่นกัน มีคนอื่นไม่กี่คนที่คลุมเครือเกินกว่าที่คนทั่วไปจะตั้งชื่อและแทบจะไม่รบกวนการสนับสนุนภาษารุ่นล่าสุด (หรือบ่อยครั้งที่แม้แต่กลุ่มย่อยภาษาที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนเพียงแค่ "ชุดย่อย") ครึ่งหนึ่งของสมาชิกในรายการนี้เป็นเชิงอรรถเชิงประวัติศาสตร์ ที่เหลือส่วนใหญ่มีความเชี่ยวชาญเป็นพิเศษและยังไม่ได้ใช้ภาษาเต็มรูปแบบ ที่จริงมีน้อยมากที่ดูเหมือนจะเป็นโอเพ่นซอร์ส

Scheme และ Forth - ภาษาขนาดเล็กอื่น ๆ ที่แฟน ๆ ชื่นชอบ - อาจมีคอมไพเลอร์มากกว่าผู้ใช้จริง แม้บางอย่างเช่นSMLมี "ร้ายแรง" การใช้งานให้เลือกระหว่างกว่าองศาเซลเซียสในขณะที่การประกาศของคอมไพเลอร์ใหม่ (ยังไม่เสร็จ) C เล็งไปที่การตรวจสอบจริงเห็นตอบสนองเชิงลบบางสวยและการใช้งานที่มีประสบการณ์ต่อสู้เพื่อให้ได้ร่วมสมทบมากพอที่จะได้จับได้ถึง C99

ทำไม? การติดตั้ง C ยากไหม ไม่ใช่ C ++ ผู้ใช้มีความคิดที่บิดเบือนไปมากเกี่ยวกับกลุ่มความซับซ้อนที่อยู่ในนั้นหรือไม่ (เช่นที่จริงแล้วใกล้กับ C ++ มากกว่าโครงการ)

วันนี้คุณต้องการคอมไพเลอร์ C ตัวจริงเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากภาษาซีไม่ได้อยู่ใกล้กับฮาร์ดแวร์อีกต่อไปเพราะโปรเซสเซอร์ปัจจุบันมีความซับซ้อนอย่างเหลือเชื่อ ( นอกลำดับ , pipelined , superscalar , แคชที่ซับซ้อน& TLB , ดังนั้นต้องมีการจัดตารางการเรียนการสอนฯลฯ ... ) โปรเซสเซอร์ x86 ในปัจจุบันไม่เหมือนกับโปรเซสเซอร์ i386 ของศตวรรษก่อนแม้ว่าทั้งคู่จะสามารถเรียกใช้รหัสเครื่องเดียวกันได้ ดูว่าC ไม่ใช่ภาษาระดับต่ำ (คอมพิวเตอร์ของคุณไม่ใช่กระดาษเร็ว PDP-11)โดย David Chisnall

มีคนไม่กี่คนที่ใช้คอมไพเลอร์ C ที่ไร้เดียงสาที่ไร้ประสิทธิภาพเช่นtinyccหรือnwccเนื่องจากพวกเขาสร้างโค้ดที่ช้ากว่าการเพิ่มประสิทธิภาพคอมไพเลอร์หลายเท่า

การเข้ารหัสคอมไพเลอร์การเพิ่มประสิทธิภาพเป็นเรื่องยาก โปรดสังเกตว่าทั้ง GCC และ Clang กำลังปรับการแสดงรหัส "เป็นกลางภาษาเป็นกลาง" บางส่วน (Gimple สำหรับ GCC, LLVM สำหรับ Clang) ความซับซ้อนของคอมไพเลอร์ C ที่ดีไม่ได้อยู่ในขั้นตอนการแยกวิเคราะห์!

โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสร้างคอมไพเลอร์ C ++ นั้นไม่ใช่เรื่องยากกว่าการสร้างคอมไพเลอร์ C: การแยก C ++ และการแปลงให้เป็นรหัสภายในบางตัวนั้นมีความซับซ้อน (เนื่องจากข้อกำหนดของ C ++ นั้นซับซ้อน) แต่เข้าใจกันดีกว่า ซับซ้อน (ภายใน GCC: การเพิ่มประสิทธิภาพระดับกลาง, ภาษาต้นทางและเป้าหมายตัวประมวลผลที่เป็นกลาง, รวบรวมคอมไพเลอร์ส่วนใหญ่, ส่วนที่เหลือมีความสมดุลระหว่าง Front-End สำหรับหลายภาษาและแบ็คเอนด์สำหรับโปรเซสเซอร์หลายตัว) ดังนั้นการเพิ่มประสิทธิภาพคอมไพเลอร์ C ส่วนใหญ่ก็สามารถรวบรวมภาษาอื่น ๆ เช่น C ++, Fortran, D, ... ส่วน C ++ เฉพาะของ GCC อยู่ที่ประมาณ 20% ของคอมไพเลอร์ ...

ยิ่งไปกว่านั้น C (หรือ C ++) ใช้กันอย่างแพร่หลายจนผู้คนคาดหวังว่าโค้ดของพวกเขาจะคอมไพล์ได้แม้ว่ามันจะไม่เป็นไปตามมาตรฐานอย่างเป็นทางการซึ่งไม่ได้กำหนดความหมายที่ชัดเจนของภาษา ของมัน) ดูยังเข้าไปในCompCertพิสูจน์แล้วว่าคอมไพเลอร์ C และม่า-Cวิเคราะห์แบบคงที่ซึ่งดูแลเกี่ยวกับทางการมากขึ้นความหมายของซี

และการปรับให้เหมาะสมนั้นเป็นปรากฏการณ์หางยาว : การใช้การปรับให้เรียบง่ายเพียงไม่กี่อย่างนั้นง่าย แต่ก็ไม่ทำให้คอมไพเลอร์แข่งขันได้! คุณต้องใช้การเพิ่มประสิทธิภาพที่แตกต่างกันจำนวนมากและเพื่อจัดระเบียบและรวมเข้าด้วยกันอย่างชาญฉลาดเพื่อรับคอมไพเลอร์ในโลกแห่งความจริงที่มีการแข่งขัน กล่าวอีกนัยหนึ่งคอมไพเลอร์การปรับให้เหมาะสมที่สุดในโลกแห่งความเป็นจริงต้องเป็นซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อน BTW ทั้ง GCC และ Clang / LLVM มีเครื่องกำเนิดรหัส C / C ++ เฉพาะหลาย ๆ เครื่อง และทั้งคู่เป็นสัตว์ขนาดใหญ่ (ซอร์สโค้ดหลายล้านเส้นมีอัตราการเติบโตหลายเปอร์เซ็นต์ในแต่ละปี) กับชุมชนนักพัฒนาขนาดใหญ่ (ไม่กี่ร้อยคนทำงานเต็มเวลาส่วนใหญ่หรืออย่างน้อยครึ่งเวลา)

ขอให้สังเกตว่าไม่มี (ที่ดีที่สุดของความรู้ของฉัน) คอมไพเลอร์ C แบบมัลติเธรดแม้ว่าบางส่วนของคอมไพเลอร์สามารถทำงานแบบขนาน (เช่นการเพิ่มประสิทธิภาพภายในโพรซีเดอร์การเพิ่มประสิทธิภาพการลงทะเบียน และการสร้างแบบขนานด้วยmake -jก็ไม่เพียงพอ (โดยเฉพาะกับLTO )

นอกจากนี้มันเป็นเรื่องยากที่จะได้รับเงินทุนในการเข้ารหัสคอมไพเลอร์ C ตั้งแต่เริ่มต้นและความพยายามดังกล่าวต้องใช้เวลาหลายปีที่ผ่านมา ในที่สุดคอมไพเลอร์ C หรือ C ++ ส่วนใหญ่เป็นซอฟต์แวร์เสรีวันนี้ (ไม่มีตลาดสำหรับคอมไพเลอร์กรรมสิทธิ์ใหม่ที่ขายโดย startups) หรืออย่างน้อยก็เป็นสินค้าผูกขาด (เช่นMicrosoft Visual C ++ ) และการเป็นซอฟต์แวร์ฟรีเกือบเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับคอมไพเลอร์ เพราะพวกเขาต้องการความช่วยเหลือจากองค์กรต่าง ๆ มากมาย)

ฉันยินดีที่จะได้รับเงินทุนสำหรับการทำงานกับคอมไพเลอร์ C ตั้งแต่เริ่มต้นเป็นซอฟต์แวร์เสรี แต่ฉันไม่ไร้เดียงสาพอที่จะเชื่อว่าเป็นไปได้ในวันนี้!

ฉันต้องการโต้แย้งสมมติฐานที่คุณมีอยู่ว่ามีการใช้งาน C เพียงเล็กน้อยเท่านั้น

ฉันไม่รู้จัก C ฉันไม่ได้ใช้ C ฉันไม่ใช่สมาชิกของชุมชน C แต่ถึงกระนั้นฉันก็รู้มากกว่าคอมไพเลอร์ที่คุณพูดถึง

สิ่งแรกที่สำคัญที่สุดคือคอมไพเลอร์ซึ่งอาจเป็นดาวแคระทั้ง GCC และ Clang บนเดสก์ท็อป: Microsoft Visual C แม้จะมีการโจมตีที่ทั้ง OSX และ Linux ได้ทำบนเดสก์ท็อปและตลาดที่ iOS และ Android นั้น "ถูกขโมย" ห่างจากผู้ใช้เดสก์ท็อปดั้งเดิมดั้งเดิม Windows ยังคงเป็นระบบปฏิบัติการเดสก์ท็อปที่โดดเด่นและโปรแกรมเดสก์ท็อป C ส่วนใหญ่ของ Windows อาจถูกรวบรวมโดยใช้เครื่องมือของ Microsoft

ตามเนื้อผ้าผู้ขายระบบปฏิบัติการและผู้ขายชิปทุกคนมีคอมไพเลอร์ของตัวเอง Microsoft ในฐานะผู้จำหน่ายระบบปฏิบัติการมี Microsoft Visual C. IBM ในฐานะผู้จำหน่ายระบบปฏิบัติการและผู้จำหน่ายชิปมี XLC (ซึ่งเป็นระบบคอมไพเลอร์เริ่มต้นสำหรับ AIX และคอมไพเลอร์ที่รวบรวมทั้ง AIX และ i / OS) . Intel มีคอมไพเลอร์เป็นของตัวเอง Sun / Oracle มีคอมไพเลอร์เป็นของตัวเองใน Sun Studio

จากนั้นมีผู้จำหน่ายคอมไพเลอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงเช่น PathScale และ The Portland Group ซึ่งมีคอมไพเลอร์ (และไลบรารี OpenMP) ที่ใช้สำหรับการคำนวณตัวเลข

Digital Mars ยังอยู่ในธุรกิจ ฉันเชื่อว่า Walter Bright มีความแตกต่างที่ไม่เหมือนใครในการเป็นคนเดียวในโลกที่สามารถสร้างคอมไพเลอร์ C ++ คุณภาพการผลิต (ส่วนใหญ่) ได้ด้วยตัวเอง

สุดท้ายนี้เรามีคอมไพเลอร์ลิขสิทธิ์เฉพาะสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์แบบฝัง IIRC มีไมโครคอนโทรลเลอร์ขายมากกว่าเดสก์ท็อป, มือถือ, เซิร์ฟเวอร์, เวิร์กสเตชันและเมนเฟรมซีพียูทุกปีที่ขายกันในประวัติศาสตร์ของการคำนวณรวมกัน ดังนั้นสิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ผลิตภัณฑ์เฉพาะกลุ่ม

การกล่าวถึงกิตติมศักดิ์จะออกไปที่TruffleCซึ่งเป็นล่าม C (!) ที่ทำงานบน JVM (!) ที่เขียนโดยใช้เฟรมเวิร์กล่าม Truffle AST ที่ช้ากว่า GCC และ Clang เพียง 7% เท่านั้น เกมเกณฑ์มาตรฐานภาษาคอมพิวเตอร์และเร็วกว่าบน microbenchmarks เมื่อใช้ TruffleC ทีม Truffle สามารถรับรุ่น JRuby + Truffle เพื่อเรียกใช้ส่วนขยาย Ruby C ได้เร็วกว่าการใช้ C Ruby จริง!

ดังนั้นนี่คือการติดตั้งใช้งาน 6 รายการนอกเหนือจากรายการที่คุณระบุไว้ซึ่งฉันสามารถตั้งชื่อปิดส่วนบนของหัวของฉันโดยไม่ต้องรู้อะไรเกี่ยวกับ C.

คุณต้องการคอมไพเลอร์จำนวนเท่าใด

หากพวกเขามีชุดคุณสมบัติที่แตกต่างกันคุณจะสร้างปัญหาการพกพา หากพวกเขาเป็นสินค้าที่คุณเลือก "เริ่มต้น" (GCC, เสียงดังกราวหรือ VS) หากคุณสนใจเกี่ยวกับประสิทธิภาพ 5% ที่ผ่านมาคุณมีเกณฑ์มาตรฐาน

หากคุณกำลังทำงานภาษาเขียนโปรแกรมเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจหรือเพื่อการวิจัยมีแนวโน้มที่จะเป็นภาษาที่ทันสมัยกว่า ดังนั้นการแพร่กระจายของของเล่นคอมไพเลอร์สำหรับโครงการและ ML แม้ว่า OCaml ดูเหมือนว่าจะมีแรงฉุดบางอย่างสำหรับการใช้งานที่ไม่ใช่ของเล่นไม่ใช่วิชาการ

โปรดทราบว่านี่อาจแตกต่างกันมากในแต่ละภาษา Java มี toolchain ของ Sun / Oracle และ GNU Python มีคอมไพเลอร์หลายตัวซึ่งไม่ได้รับความเคารพอย่างแท้จริงเมื่อเทียบกับล่ามมาตรฐาน Rust and Go มีการใช้งานเพียงหนึ่งครั้งเท่านั้น C # มี Microsoft และ Mono

C / C ++ มีเอกลักษณ์ในภาษาที่คอมไพล์ซึ่งมันมีการใช้งานหลัก 3 อย่างของข้อกำหนดทั่วไป

ตามกฎในการยกเลิกสิ่งที่ไม่ได้ใช้มากภาษาที่คอมไพล์ทุกภาษาจะมีค่า 0 ต่อ 1

และฉันคิดว่าจาวาสคริปต์เป็นเหตุผลเดียวที่คุณต้องระบุ 'รวบรวม'

ดังนั้นภาษาเป้าหมายของคุณคืออะไร

คอมไพเลอร์ SML มักจะกำหนดเป้าหมายไปที่ C หรือบางอย่างเช่น LLVM (หรือตามที่เห็นในลิงก์ของคุณ, JVM หรือ JavaScript)

หากคุณกำลังคอมไพล์ C นั่นไม่ใช่เพราะคุณกำลังจะไปที่ JVM คุณกำลังจะทำอะไรที่แย่กว่าซีไกล จากนั้นคุณจะต้องทำซ้ำหลาย ๆ ครั้งสำหรับแพลตฟอร์มเป้าหมายทั้งหมดของคุณ

และแน่นอน C ไม่ใช่ C ++ แต่ฉันบอกว่าใกล้ C ++ มากกว่า Scheme มันมีเซตย่อยของตัวเองเกี่ยวกับพฤติกรรมที่ไม่ได้กำหนดความชั่วร้าย (ฉันกำลังมองคุณขนาดของประเภทที่สร้างขึ้น) และถ้าคุณทำผิดพลาดเล็ก ๆ น้อย ๆ (หรือทำอย่างถูกต้อง แต่ไม่คาดคิด) คุณมีรหัสที่มีอยู่หลายสิบปีในระบบที่สำคัญที่จะบอกคุณว่าคุณเป็นอย่างไร หากคุณทำให้คอมไพเลอร์ของ SML ผิดพลาดมันก็จะไม่ทำงานและบางคนอาจสังเกตเห็น สักวันหนึ่ง