ภาษาการเขียนโปรแกรม C ถือเป็นภาษาระดับต่ำเมื่อมันออกมาหรือไม่

ปัจจุบันCถือเป็นภาษาระดับต่ำแต่ในยุค 70 ถือว่าเป็นระดับต่ำหรือไม่ เป็นคำที่ใช้งานอยู่แล้ว?

ภาษาระดับสูงที่ได้รับความนิยมจำนวนมากไม่ได้มีอยู่จนกระทั่งช่วงกลางยุค 80 และต่อไปดังนั้นฉันอยากรู้ว่าธรรมชาติระดับต่ำมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรในช่วงหลายปีที่ผ่านมา

วิธีตอบคำถามด้านประวัติศาสตร์ของคำถาม:

ปรัชญาการออกแบบได้รับการอธิบายในภาษา C Programming ซึ่งเขียนโดย Brian Kernighan และนักออกแบบ C Dennis Ritchie ซึ่งเป็น "K&R" ที่คุณอาจเคยได้ยิน คำนำของฉบับพิมพ์ครั้งแรกบอกว่า

C ไม่ใช่ภาษา "ระดับสูงมาก" และ "ใหญ่" ไม่ ...

และการแนะนำบอกว่า

C เป็นภาษาที่ค่อนข้าง "ระดับต่ำ" ... C ไม่มีการดำเนินการใด ๆ ที่จะจัดการโดยตรงกับวัตถุคอมโพสิตเช่นสตริงอักขระชุดรายการหรืออาร์เรย์ ไม่มีการดำเนินการที่จัดการทั้งอาเรย์หรือสตริง ...

รายการดำเนินต่อไปครู่หนึ่งก่อนที่ข้อความจะดำเนินต่อไป:

แม้ว่าการขาดคุณสมบัติบางอย่างเหล่านี้อาจดูเหมือนว่าเป็นข้อบกพร่องร้ายแรง แต่การรักษาภาษาให้มีขนาดพอประมาณมีประโยชน์อย่างแท้จริง

(ฉันมีฉบับที่สองตั้งแต่ปี 1988 เท่านั้น แต่ความคิดเห็นด้านล่างระบุว่าข้อความที่ยกมานั้นเหมือนกันในฉบับพิมพ์ครั้งแรกของปี 1978)

ใช่แล้วคำว่า "ระดับสูง" และ "ระดับต่ำ" ได้ถูกนำมาใช้ในตอนนั้นแต่ C ได้รับการออกแบบมาให้ลดตำแหน่งลงในช่วงระหว่างนั้น เป็นไปได้ที่จะเขียนโค้ดใน C ที่เคลื่อนย้ายได้ข้ามแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์และนั่นคือเกณฑ์หลักว่าภาษานั้นได้รับการพิจารณาในระดับสูงในเวลานั้นหรือไม่ อย่างไรก็ตาม C ขาดคุณสมบัติบางอย่างที่เป็นลักษณะของภาษาระดับสูงและนี่คือการตัดสินใจออกแบบเพื่อความเรียบง่าย

ขึ้นอยู่กับคำจำกัดความของภาษาระดับสูงและระดับต่ำ เมื่อ C พัฒนาขึ้นสิ่งใดก็ตามที่ระดับสูงกว่าชุดประกอบถือว่าเป็นภาษาระดับสูง นั่นคือแถบต่ำที่จะล้าง ต่อมาคำศัพท์นี้ได้เปลี่ยนไปสู่จุดที่บางคนในปัจจุบันพิจารณาว่า Java เป็นภาษาระดับต่ำ

แม้ในภาษาระดับสูงของยุค 70 มันก็คุ้มค่าที่ชี้ให้เห็นว่า C อยู่ในระดับค่อนข้างต่ำ ภาษา C นั้นเป็นพื้น B บวกกับระบบพิมพ์อย่างง่ายและ B นั้นไม่ได้เป็นเพียงแค่เลเยอร์ไวยากรณ์เชิงโครงสร้าง / โครงสร้างที่สะดวกสำหรับการประกอบ เนื่องจากระบบประเภทนั้นเป็นแบบย้อนยุคด้านบนของภาษา B ที่ไม่ได้พิมพ์คุณยังคงสามารถใส่คำอธิบายประกอบประเภทออกในบางสถานที่และintจะถือว่า

C รู้ตัวว่ามีราคาแพงหรือยากที่จะใช้งานคุณลักษณะที่ได้รับการยอมรับอย่างดีในขณะนั้นเช่น

• การจัดการหน่วยความจำอัตโนมัติ
• ฟังก์ชั่นที่ซ้อนกันหรือปิด
• OOP ขั้นพื้นฐานหรือ coroutines
• ระบบประเภทที่แสดงออกมากขึ้น (เช่นประเภทที่ จำกัด ช่วง, ประเภทที่ผู้ใช้กำหนดเช่นประเภทบันทึก, การพิมพ์ที่แข็งแกร่ง, ... )

C มีคุณสมบัติที่น่าสนใจ:

• รองรับการเรียกซ้ำ (เนื่องจากตัวแปรอัตโนมัติตามสแต็กเมื่อเทียบกับภาษาที่ตัวแปรทั้งหมดมีอายุการใช้งานทั่วโลก)
• พอยน์เตอร์ฟังก์ชั่น
• ชนิดข้อมูลที่ผู้ใช้กำหนดเอง (structs และ unions) ถูกนำไปใช้ในไม่ช้าหลังจากการเปิดตัวครั้งแรกของ C
• การแทนค่าสตริงของ C (ตัวชี้ไปที่ตัวอักษร) เป็นการเพิ่มขึ้นอย่างมากของ B ซึ่งเข้ารหัสตัวอักษรหลายตัวเป็นคำเดียว
• ไฟล์ส่วนหัวของ C เป็นแฮ็คที่มีประสิทธิภาพเพื่อให้หน่วยการรวบรวมมีขนาดเล็ก แต่ก็เกิดขึ้นเพื่อให้ระบบโมดูลที่เรียบง่าย
• พอยน์เตอร์และตัวเลขไม่ จำกัด แบบประกอบของแอสเซมบลีเมื่อเทียบกับการอ้างอิงที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น พอยน์เตอร์เป็นคุณสมบัติที่ไม่ปลอดภัยโดยเนื้อแท้ แต่ยังมีประโยชน์อย่างมากสำหรับการเขียนโปรแกรมระดับต่ำ

ในขณะที่ C ได้รับการพัฒนาภาษาที่เป็นนวัตกรรมอื่น ๆ เช่น COBOL, Lisp, ALGOL (ในภาษาต่าง ๆ ), PL / I, SNOBOL, Simula และ Pascal ได้รับการเผยแพร่แล้วและ / หรือมีการใช้อย่างกว้างขวางสำหรับโดเมนปัญหาที่เฉพาะเจาะจง แต่ภาษาที่มีอยู่ส่วนใหญ่มีไว้สำหรับการเขียนโปรแกรมเมนเฟรมหรือเป็นโครงการวิจัยเชิงวิชาการ เช่นเมื่อ ALGOL-60 ได้รับการออกแบบเป็นภาษาโปรแกรมสากลเป็นครั้งแรกเทคโนโลยีที่จำเป็นและวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่จะใช้มันยังไม่มีอยู่ บางส่วนของภาษาเหล่านี้ (ภาษา ALGOL บางภาษา, PL / I, Pascal) มีไว้สำหรับการเขียนโปรแกรมระดับต่ำ แต่พวกเขามักจะมีคอมไพเลอร์ที่ซับซ้อนมากขึ้นหรือปลอดภัยเกินไป (เช่นไม่มีตัวชี้ที่ไม่ จำกัด ) ปาสกาลสะดุดตาขาดการสนับสนุนที่ดีสำหรับอาร์เรย์ความยาวตัวแปร

เมื่อเปรียบเทียบกับภาษาเหล่านั้น C ปฏิเสธคุณสมบัติ "หรูหรา" และราคาแพงเพื่อให้สามารถนำไปใช้ในการพัฒนาในระดับต่ำได้มากขึ้น C ไม่เคยเป็นโครงการวิจัยการออกแบบภาษาเป็นหลัก แต่มันเป็นหน่อของการพัฒนาเคอร์เนลของยูนิกซ์ในมินิคอมพิวเตอร์ PDP-11 ซึ่งค่อนข้าง จำกัด ทรัพยากร สำหรับช่อง (ภาษาระดับต่ำแบบมินิมอลสำหรับการเขียน Unix ด้วยคอมไพเลอร์แบบ pass เดียวที่ง่ายต่อการพอร์ต) C เป็นเลิศอย่างยิ่ง - และมากกว่า 45 ปีต่อมาก็ยังคงเป็นภาษาของการเขียนโปรแกรมระบบ

ในต้นปี 1970 C เป็นลมหายใจที่น่าตื่นตาของอากาศบริสุทธิ์โดยใช้โครงสร้างที่ทันสมัยอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อให้ระบบ UNIX ทั้งหมดสามารถถูกเขียนใหม่จากภาษาแอสเซมบลีเป็น C ด้วยพื้นที่ว่างเล็กน้อยหรือปรับประสิทธิภาพการทำงาน ในเวลานั้นหลายคนเรียกมันว่าเป็นภาษาระดับสูง

ผู้เขียน C ส่วนใหญ่เดนนิสริตชี่มีความรอบคอบมากกว่าและในบทความของวารสารระบบเทคนิคระบบกระดิ่งกล่าวว่า "C ไม่ใช่ภาษาระดับสูงมาก" ด้วยรอยยิ้มที่สิ้นหวังและตั้งใจที่จะเร้าใจเดนนิสริตชี่จะบอกว่ามันเป็นภาษาระดับต่ำ หัวหน้าในเป้าหมายการออกแบบของเขาสำหรับ C คือการทำให้ภาษาใกล้เคียงกับเครื่อง แต่ให้ความสะดวกในการพกพานั่นคือความเป็นอิสระของเครื่อง

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมโปรดอ่านบทความ BSTJ ดั้งเดิม:

ขอบคุณเดนนิส ขอให้คุณพักผ่อนอย่างสงบสุข

อย่างที่ฉันเขียนไว้ที่อื่นในไซต์นี้เมื่อมีคนอ้างถึงรูปแบบการจัดการหน่วยความจำ malloc / free เป็น "การเขียนโปรแกรมระดับต่ำ"

ตลกว่าคำจำกัดความของ "ระดับต่ำ" จะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป เมื่อฉันเรียนรู้โปรแกรมเป็นครั้งแรกภาษาใด ๆ ที่ให้รูปแบบฮีปมาตรฐานที่ทำให้รูปแบบการจัดสรร / อิสระอย่างง่าย ๆ เป็นไปได้นั้นถือว่าเป็นระดับสูงอย่างแน่นอน ในการเขียนโปรแกรมระดับต่ำคุณจะต้องติดตามหน่วยความจำด้วยตัวเอง (ไม่ใช่การจัดสรร แต่เป็นหน่วยความจำที่ตั้งเอง!) หรือเขียนตัวจัดสรรฮีปของคุณเองถ้าคุณรู้สึกว่าแฟนซี

สำหรับบริบทนี้เป็นช่วงต้น 90 ปีหลังจากที่ C ออกมา

มีคำตอบมากมายที่อ้างถึงบทความแรก ๆ ที่กล่าวถึงสิ่งต่างๆเช่น“ C ไม่ใช่ภาษาระดับสูง”

ฉันไม่สามารถต้านทานการซ้อนทับได้อย่างไรก็ตามหลาย ๆ ตัวถ้าไม่ใช่ HLL ส่วนใหญ่หรือทั้งหมดในเวลานั้น - Algol, Algol-60, PL / 1, Pascal - ให้การตรวจสอบขอบเขตของอาร์เรย์และการตรวจสอบตัวเลขล้น

ครั้งล่าสุดที่ฉันตรวจสอบบัฟเฟอร์และล้นจำนวนเต็มเป็นสาเหตุของช่องโหว่ความปลอดภัยจำนวนมาก ... ใช่ยังเป็นกรณี ...

สถานการณ์สำหรับการจัดการหน่วยความจำแบบไดนามิกนั้นซับซ้อนมากขึ้น แต่ถึงกระนั้นสไตล์ malloc / free ของ C ก็เป็นขั้นตอนที่ดีในด้านความปลอดภัย

ดังนั้นหากคำจำกัดความของ HLL ของคุณรวมถึง“ ป้องกันข้อบกพร่องระดับต่ำโดยอัตโนมัติ” อยู่ดีสถานะของการรักษาความปลอดภัยทางไซเบอร์จะแตกต่างกันมากอาจจะดีกว่าถ้า C และ UNIX ไม่ได้เกิดขึ้น

พิจารณาภาษาที่เก่ากว่าและสูงกว่าที่มีอักษร C (1972):

Fortran - 1957 (ไม่สูงกว่า C มาก)

เสียงกระเพื่อม - 1958

Cobol - 1959

Fortran IV - 1961 (ไม่สูงกว่า C มาก)

PL / 1 - 1964

APL - 1966

บวกกับภาษาระดับกลางเช่น RPG (1959) ซึ่งส่วนใหญ่เป็นภาษาการเขียนโปรแกรมเพื่อแทนที่ระบบบันทึกยูนิตแบบใช้ปลั๊กอิน

จากมุมมองนี้ C ดูเหมือนภาษาระดับต่ำมากเพียงเล็กน้อยเหนือแอสเซมบลีแมโครที่ใช้ในเมนเฟรมในเวลานั้น ในกรณีของเมนเฟรมของ IBM แมโครแอสเซมเบลอร์ถูกใช้สำหรับการเข้าถึงฐานข้อมูลเช่น BDAM (วิธีการเข้าถึงดิสก์พื้นฐาน) เนื่องจากอินเตอร์เฟสของฐานข้อมูลไม่ได้ถูกส่งไปยัง Cobol (ในเวลานั้น) ส่งผลให้เกิดการผสมผสานของแอสเซมบลีและ โปรแกรม Cobol ยังคงใช้งานได้ในปัจจุบันในเมนเฟรมของ IBM

คำตอบสำหรับคำถามของคุณขึ้นอยู่กับภาษา C ที่ถาม

ภาษาที่อธิบายไว้ในคู่มืออ้างอิงของ Dennis Ritchie ในปี 1974 เป็นภาษาระดับต่ำซึ่งให้ความสะดวกในการเขียนโปรแกรมภาษาระดับสูง ภาษาที่ได้จากภาษานั้นมีแนวโน้มที่จะเป็นภาษาโปรแกรมระดับต่ำ

เมื่อ 1989/1990 C Standard ถูกเผยแพร่อย่างไรก็ตามมันไม่ได้อธิบายภาษาระดับต่ำซึ่งได้รับความนิยมสำหรับการเขียนโปรแกรมเครื่องจริง แต่แทนที่จะอธิบายภาษาระดับสูงซึ่งอาจเป็น - แต่ไม่จำเป็นต้องเป็น - - ใช้งานในเงื่อนไขระดับต่ำกว่า

ในฐานะผู้เขียนบันทึกมาตรฐาน C หนึ่งในสิ่งที่ทำให้ภาษามีประโยชน์คือการใช้งานจำนวนมากอาจถือว่าเป็นแอสเซมเบลอร์ระดับสูง เนื่องจาก C ถูกใช้เป็นทางเลือกแทนภาษาระดับสูงอื่น ๆ และเนื่องจากแอปพลิเคชันจำนวนมากไม่ต้องการความสามารถในการทำสิ่งต่าง ๆ ที่ภาษาระดับสูงไม่สามารถทำได้ผู้เขียนของมาตรฐานจึงอนุญาตให้มีการใช้งานตามปกติ หากโปรแกรมพยายามใช้การสร้างระดับต่ำ ดังนั้นภาษาที่อธิบายโดย C Standard จึงไม่เคยเป็นภาษาการเขียนโปรแกรมระดับต่ำ

เพื่อให้เข้าใจถึงความแตกต่างนี้ให้พิจารณาว่าภาษาของ Ritchie และ C89 จะดูข้อมูลโค้ดได้อย่างไร:

struct foo { int x,y; float z; } *p;
...
p[3].y+=1;

บนแพลตฟอร์มที่ "char" คือ 8 บิต "int" คือ 16 บิต big-endian, "float" เป็น 32 บิตและโครงสร้างไม่มีข้อกำหนดการขยายหรือการวางแนวพิเศษดังนั้นขนาดของ "struct foo" คือ 8 ไบต์

ในภาษาของ Ritchie พฤติกรรมของคำสั่งสุดท้ายจะใช้ที่อยู่ที่เก็บไว้ใน "p" เพิ่ม 3 * 8 + 2 [ie 26] ไบต์ไปที่มันและดึงค่า 16 บิตจากไบต์ที่ที่อยู่นั้นและถัดไป เพิ่มหนึ่งลงในค่านั้นแล้วเขียนค่า 16 บิตนั้นกลับไปเป็นสองไบต์เดียวกัน พฤติกรรมจะถูกกำหนดเป็นการแสดงบนไบต์ที่ 26 และ 27 ตามด้วยที่แอดเดรส p โดยไม่คำนึงถึงชนิดของวัตถุที่ถูกเก็บไว้ที่นั่น

ในภาษาที่กำหนดโดยมาตรฐาน C ในกรณีที่ * p ระบุองค์ประกอบของ "struct foo []" ซึ่งตามด้วยองค์ประกอบที่สมบูรณ์ประเภทนี้อย่างน้อยสามรายการคำสั่งสุดท้ายจะเพิ่มสมาชิก y ของ องค์ประกอบที่สามหลังจาก * p พฤติกรรมจะไม่ถูกกำหนดโดยมาตรฐานในสถานการณ์อื่น ๆ

ภาษาของ Ritchie เป็นภาษาการเขียนโปรแกรมระดับต่ำเพราะในขณะที่มันอนุญาตให้โปรแกรมเมอร์ใช้ abstractions เช่นอาร์เรย์และโครงสร้างเมื่อสะดวกมันกำหนดพฤติกรรมในแง่ของรูปแบบพื้นฐานของวัตถุในหน่วยความจำ ในทางตรงกันข้ามภาษาที่อธิบายโดย C89 และมาตรฐานที่ใหม่กว่าจะกำหนดสิ่งต่าง ๆ ในแง่ของนามธรรมที่สูงกว่าและกำหนดพฤติกรรมของรหัสที่สอดคล้องกับภาษานั้นเท่านั้น การใช้งานคุณภาพที่เหมาะสมสำหรับการเขียนโปรแกรมระดับต่ำจะมีประโยชน์มากกว่าในกรณีที่ได้รับคำสั่งจากมาตรฐาน แต่ไม่มีเอกสาร "เป็นทางการ" ที่ระบุว่าการดำเนินงานต้องทำเพื่อให้เหมาะสมสำหรับวัตถุประสงค์ดังกล่าว

ภาษา C ที่คิดค้นโดย Dennis Ritchie จึงเป็นภาษาระดับต่ำและได้รับการยอมรับเช่นนี้ อย่างไรก็ตามภาษาที่คิดค้นโดยคณะกรรมการมาตรฐาน C นั้นไม่เคยเป็นภาษาระดับต่ำในกรณีที่ไม่มีการรับรองการดำเนินการที่ให้นอกเหนือไปจากเอกสารมาตรฐาน