Wierzę, że C jest dobrym językiem do nauki zasad programowania. Czego możesz się nauczyć w językach niższego poziomu, które są „magiczne” od języków wysokiego poziomu, takich jak Ruby?

Nie ma zasad, w ogólnym abstrakcyjnym znaczeniu informatyki, które są obecne w C, które nie są również obecne w językach wyższego poziomu. Cała informatyka sprowadza się do algorytmów, a wszystkie algorytmy można zaimplementować w dowolnym języku, który jest Turing-zupełny jak C.

Różnica, którą C przenosi poza języki wyższego poziomu, jest podobna do różnicy, którą kod maszynowy niesie poza C: Relacja maszyny do kodu.

Pisząc kod w językach wysokiego poziomu, nie musisz (ogólnie) martwić się interakcją kodu z maszyną. Maszyna wirtualna zdefiniowana przez język ukrywa wiele z tych aspektów wykonywania kodu.

W C interakcja twojego programu z pamięcią jest na pierwszym planie. To więcej niż tylko to, że musisz zarządzać wykorzystaniem sterty, obejmuje ona interakcję kodu ze stosem oraz sposób, w jaki sam dostęp pamięci do kodu wpływa na zachowanie i wydajność kodu - nawet na kolejność dostępu do pamięci można uniknąć uwagi, ponieważ czytanie niewłaściwej pamięci w niewłaściwym czasie może skutecznie osłabić wydajność.

W językach wyższego poziomu te rzeczy nie są tak oczywiste. Pamięć jest przydzielana i zwalniana bez Twojej wiedzy, a czasem bez Twojej prośby. Najczęściej jest to po prostu poza twoją kontrolą. Kiedy, gdzie, jak i dlaczego większość przydziałów pamięci jest po prostu ukryta przed tobą.

Podobnie, w innym kierunku, pisanie kodu maszynowego lub kodu asemblera przynosi jeszcze więcej szczegółów na pierwszy plan: prawie nic nie pozostaje poza twoim zakresem, a twój kod musi być napisany z uwzględnieniem każdej alokacji, każdego zasobu, każdej przekazywanej części danych poprzez rejestry procesora - wiedza tak daleko od języków wysokiego poziomu, że jest tajemna.

Wiem, że C jest dobrym językiem do nauki zasad programowania.

Nie zgadzam się. C nie ma zbyt wielu funkcji, aby nauczyć się zasad programowania. Funkcje C do tworzenia abstrakcji są okropne, a abstrakcja jest jedną z kluczowych zasad programowania.

Jeśli chcesz się dowiedzieć, jak działa sprzęt, a co za tym idzie mechanicznej sympatii do maszyny, powinieneś nauczyć się kodu maszynowego, czyli architektury zestawu instrukcji, a także przestudiować budowę pamięci podręcznej nowoczesnych procesorów. Zauważ, że nie polecam języka asemblera, po prostu zapoznaj się z instrukcjami sprzętowymi, aby zrozumieć, co generuje kompilator.

Jeśli chcesz nauczyć się zasad programowania, użyj nowoczesnego języka, takiego jak Java, C # lub Swift, lub jednego z wielu innych, takich jak Rust. Studiuj także różne rodzaje paradygmatów programowania, w tym funkcjonalne.

C i (abstrakcyjna) maszyna

Większość języków programowania jest opisywana w kategoriach abstrakcyjnych maszyn. Następnie są one wdrażane przy użyciu zestawów narzędzi, takich jak kompilatory, konsolidatory, asemblery, interpretery, analizatory statyczne, języki pośrednie i sprzęt , które wspólnie wygenerują wynik, który honoruje co najmniej wszystkie oczekiwane zachowanie maszyny abstrakcyjnej, zaobserwowane przez program .

C nie jest wyjątkiem od powyższej reguły. Jest to opisane jako abstrakcyjna maszyna, która nie ma pojęcia o twoim rzeczywistym sprzęcie.

Jako takie, gdy ludzie mówią, że C uczy cię, jak naprawdę działa komputer, zwykle oznaczają, że C uczy, jak działa C. Ale C, ponieważ jest tak wszechobecny w programowaniu systemów, jest zrozumiałe, że wiele osób zaczyna mylić go z samym komputerem. I osobiście posunąłbym się nawet do stwierdzenia, że ​​wiedza o tym, jak działa C, jest często ważniejsza niż wiedza o tym, jak działa sam komputer.

Ale C i komputer to różne rzeczy. Rzeczywisty sprzęt jest w rzeczywistości skomplikowany - w taki sposób, że specyfikacja C jest czytana jak książka dla dzieci. Jeśli jesteś zainteresowany działaniem twojego sprzętu, zawsze możesz poszukać instrukcji i zacząć pisać kod w asemblerze. Lub zawsze możesz zacząć uczyć się o obwodach cyfrowych, aby móc samodzielnie zaprojektować sprzęt. (Przynajmniej docenisz, jak wysoki jest poziom C.)

Jak mają się uczyć? A jak się uczysz?

Okay, właściwie nauka o sprzęcie obejmuje rzeczy inne niż C. Ale czy C może dzisiaj uczyć programistów czegoś innego?

Myślę, że to zależy.

• Niektórzy twierdzą, że możesz lepiej nauczyć się koncepcji , pracując w środowisku, które ją oferuje i zachęca, często na wiele sposobów.
• Są tacy, którzy powiedzieliby, że możesz lepiej nauczyć się koncepcji , pracując w środowisku, które jej nie oferuje i gdzie zamiast tego musisz ją zbudować samodzielnie.

Nie bądź zbyt szybki, aby wybrać jedną z tych możliwości. Piszę kod od wielu lat i nadal nie mam pojęcia, która z nich jest poprawna, ani czy poprawna odpowiedź jest tylko jedną z dwóch, czy też istnieje coś takiego jak poprawna odpowiedź w tej sprawie.

Nie jestem skłonny wierzyć, że prawdopodobnie powinieneś ostatecznie zastosować obie opcje, w luźnej kolejności, w której je opisałem. Ale nie sądzę, że to naprawdę kwestia techniczna, myślę, że ma ona głównie charakter edukacyjny. Wydaje się, że każda osoba uczy się na różne sposoby.

Wyłącznie w C.

Jeśli odpowiedziałeś na powyższe pytanie przynajmniej przez włączenie drugiej opcji, którą zaproponowałem, masz już kilka odpowiedzi: wszystko, czego można się nauczyć w językach wyższego poziomu, można lepiej nauczyć poprzez ponowne wynalezienie go w C lub w najmniej rozwinięty przez dodanie C do miksu.

Ale bez względu na odpowiedź z pewnością jest kilka rzeczy, których możesz nauczyć się prawie wyłącznie z języka C (i być może kilku innych języków).

• C jest historycznie ważne. Jest to kamień milowy, na który możesz spojrzeć i docenić, skąd pochodzimy, i może uzyskać nieco więcej kontekstu na temat tego, dokąd zmierzamy. Możesz docenić, dlaczego istnieją pewne ograniczenia i możesz zrozumieć, że pewne ograniczenia zostały zniesione.

• C może nauczyć cię pracy w niebezpiecznych warunkach. Innymi słowy, może wyszkolić cię do pilnowania, gdy język (dowolny język) nie może lub nie zrobi tego za ciebie, z jakiegokolwiek powodu. Może to sprawić, że będziesz lepszym programistą nawet w bezpiecznych środowiskach, ponieważ sam wygenerujesz mniej błędów i ponieważ będziesz mógł tymczasowo wyłączyć bezpieczeństwo, aby wycisnąć dodatkową prędkość z twojego bezpiecznego programu (np. Użycie wskaźników w języku C #), w przypadkach, w których bezpieczeństwo wiąże się z kosztami środowiska wykonawczego.

• C może nauczyć cię, że każdy obiekt ma wymagania dotyczące pamięci, układ pamięci, fakt, że do pamięci można uzyskać dostęp za pośrednictwem skończonej przestrzeni adresowej i tak dalej. Podczas gdy inne języki nie wymagają Twojej uwagi w tych sprawach, istnieje kilka przypadków, w których nabyta intuicja może pomóc w podejmowaniu bardziej świadomych decyzji.

• C może uczyć cię o szczegółach plików łączących i obiektowych oraz innych zawiłościach poprzez swój system kompilacji. Może to pomóc w praktycznym zrozumieniu, w jaki sposób natywnie skompilowany program często przechodzi od kodu źródłowego do wykonania.

• C może skłonić twój umysł do myślenia w nowatorski sposób poprzez koncepcję niezdefiniowanego zachowania. Nieokreślone zachowanie jest jednym z moich ulubionych pojęć w tworzeniu oprogramowania, ponieważ badanie jego wpływu na nieklasyczne kompilatory jest unikalnym ćwiczeniem umysłowym, którego nie można całkiem zrozumieć z innych języków. Musisz jednak odrzucić próbę i błąd i zacząć uczyć się języka w ostrożny i celowy sposób, zanim w pełni docenisz ten aspekt.

• Ale być może najważniejszą realizacją, jaką C może ci dać, będąc małym językiem, jest idea, że całe programowanie sprowadza się do danych i operacji . Możesz spojrzeć na rzeczy jako na klasy modułowe z hierarchiami i interfejsami z wirtualną wysyłką lub na eleganckie niezmienne wartości, które są obsługiwane przy użyciu czysto matematycznych funkcji. I to wszystko w porządku - ale C przypomni Ci, że to wszystko tylko operacje na danych . Jest to przydatny sposób myślenia, ponieważ pozwala znieść wiele barier mentalnych.

Powodem, dla którego C jest dobry do nauki, nie jest to, że uczy on jakichkolwiek zasad . Uczy cię, jak to działa .

C można porównać z jednym z tych dobrych, dobrych samochodów z lat 70. lub 80., które właśnie zbudowano do jazdy. Możesz je rozerwać, przykręcić śrubą i zrozumieć, jak działa każda część, i jak to działa razem z innymi częściami, które możesz wziąć w swoje ręce, aby na nie spojrzeć. Po zrozumieniu wszystkich części masz bardzo jasny obraz tego, jak działa całość.

Współczesne języki są bardziej jak nowoczesny samochód, w którym silnik jest w zasadzie czarną skrzynką, co jest zbyt skomplikowane, aby zrozumieć go przeciętny właściciel samochodu. Te samochody mogą wiele zdziałać, do diabła, w tych dniach aktywnie uczą się jeździć samodzielnie. A przy tej złożoności i komforcie interfejs użytkownika został znacznie przesunięty w stosunku do tego, co faktycznie dzieje się w silniku.

Kiedy uczysz się programowania w C, masz do czynienia z wieloma śrubami i nakrętkami, z których składa się komputer. To pozwala rozwinąć zrozumienie samej maszyny. Na przykład pozwala zrozumieć, dlaczego nie jest dobrym pomysłem budowanie długiego łańcucha:

java.lang.String result = "";
for(int i = 0; i < components.size; i++) {
     result = result + components[i];
};

(Mam nadzieję, że to jest poprawna Java, nie używałem jej od dłuższego czasu ...) Z tego przykładu kodu nie jest oczywiste, dlaczego pętla ma kwadratową złożoność. Ale tak właśnie jest i jest to powód, dla którego ten kod przestanie działać, gdy masz kilka milionów małych komponentów do połączenia. Doświadczony programista C natychmiast wie, gdzie jest problem i prawdopodobnie uniknie pisania takiego kodu w pierwszej kolejności.

Są lepsze języki niż C do nauki „zasad programowania”, zwłaszcza zasad teoretycznych, ale C może być dobrym rozwiązaniem, aby nauczyć się kilku praktycznych, ważnych rzeczy na temat rzemiosła. Odpowiedź greyfade jest z pewnością poprawna, ale IMHO może nauczyć się więcej od C niż samodzielne zarządzanie pamięcią. Na przykład,

• jak tworzyć programy z pełną obsługą błędów przy braku wyjątków

• jak stworzyć strukturę w programie bez obsługi języka dla orientacji obiektowej

• jak radzić sobie z danymi przy braku struktur danych, takich jak dynamiczne, spore listy, słowniki lub przydatna abstrakcja ciągów

• jak uniknąć typowych błędów, takich jak przepełnienie tablicy, nawet jeśli kompilator lub środowisko wykonawcze nie ostrzega automatycznie

• jak tworzyć ogólne rozwiązania bez obsługi języka dla szablonów lub ogólnych

• i czy wspominałem, że możesz nauczyć się samodzielnie zarządzać pamięcią? ;-)

Ponadto, ucząc się języka C, dowiesz się, skąd biorą się podobieństwa składniowe C ++, Java, C #, Cel C.

W 2005 roku Joel Spolsky napisał zalecenie dotyczące nauki języka C przed jakimkolwiek innym językiem wyższego poziomu. Jego argumenty są

• „nigdy nie będziesz w stanie stworzyć wydajnego kodu w językach wyższego poziomu”.

• „Nigdy nie będziesz w stanie pracować na kompilatorach i systemach operacyjnych, które są jednymi z najlepszych zadań programistycznych.”

• „Nigdy nie będziesz mieć zaufania do tworzenia architektur dla dużych projektów”

• „jeśli nie potrafisz wyjaśnić, dlaczego while(*s++ = *t++);kopiujesz ciąg znaków lub jeśli nie jest to dla ciebie najbardziej naturalne na świecie, programujesz na podstawie przesądów

Oczywiście to, co napisał, jest z pewnością dyskusyjne, ale wiele jego argumentów IMHO jest nadal aktualnych.

Dwie podstawowe abstrakcje obliczeń to maszyny Turinga i rachunek Lambda, a C to sposób na eksperymentowanie z widokiem maszyny obliczeń Turinga: głównie seria działań na niskim poziomie, z których wynika pożądany rezultat. Trzeba jednak pamiętać, że C ma własny model obliczeń. Zatem nauka języka C nauczy Cię szczegółów niskiego poziomu maszyny abstrakcyjnej C, która różni się od rzeczywistych architektur. Jedną z pierwszych rzeczy, których nauczyłem się w C, było nigdy nie przechytrzenie kompilatora przez zastosowanie „sprytnych” sztuczek i wydaje się, że trendem jest coraz większa optymalizacja kompilatorów. Podobnie jak w innych językach wysokiego poziomu, podczas pisania w języku C kompilatory rozumieją, czego oczekujesz na abstrakcyjnej maszynie C i sprawiają, że dzieje się to na rzeczywistym sprzęcie,

Mam na myśli to, że nauka języka C niekoniecznie da ci dobry obraz tego, co faktycznie dzieje się w sprzęcie. „C jest blisko maszyny” należy rozumieć jako „bliżej niż większość języków wyższego poziomu”. Bezpośrednie uczenie się architektury oprogramowania będzie bardziej opłacalne, jeśli chcesz uzyskać dokładniejszy obraz „tego, jak to działa”.

Z drugiej strony nauka języka C może zaznajomić się z programowaniem systemu, typami niskiego poziomu, wskaźnikami, a zwłaszcza alokacją pamięci. Jeśli chodzi o algorytmy uczenia się i strukturę danych, nie ma przewagi, aby nauczyć się ich w języku C niż w innych językach.

To bardzo otwarte pytanie, może nie dać rozstrzygającej odpowiedzi. Możesz nauczyć się prawie wszystkiego w każdym języku, pod warunkiem, że znasz wewnętrzne ramy językowe. C zmusza Cię do zrozumienia niższych szczegółów, ponieważ został zaprojektowany przede wszystkim do napisania systemu operacyjnego. Nawet po tylu latach wciąż jest jednym z najczęściej używanych języków, przede wszystkim dzięki systemom wbudowanym i projektom open source. Pytanie brzmi: czego chcesz się nauczyć? A w jakiej domenie?