1. 簡述

都說C語言編寫的程序執行效率比較高，那么到底高在哪里，我們一塊來學習學習。

2. C語言由來

C語言源自于BCPL、B兩種語言。

BCPL語言以及代碼

1967年，劍橋大學的馬丁·理察德(Martin Richards)以CPL編程語言為基礎，發明了BCPL（Basic Combined Pogramming Language)編程語言。

我們在看一個用BCPL語言編寫的計算階乘的功能，代碼如下：

GET?"libhdr"
LET?start()?=?VALOF
{?FOR i?=?1?TO?5?DO writef("fact(%n)?=?%i4*n",?i,?fact(i))
??RESULTIS?0
}
AND fact(n)?=?n=0?->?1,?n*fact(n-1)

GET "libhdr"是包含標準庫，LET start() = VALOF是程序運行時要調用的第一個函數。空括號()表示函數不需要任何參數，VALOF表示函數有返回值。

FOR i = 1 TO 5 DO是一個從1到5的循環。writef是字符格式化字符串函數，用來輸出將i替換%n、fact(i)替換%i4格式化之后的字符串。*n表示換行，RESULTIS 0是返回值，用來告訴系統函數執行成功。

AND fact(n) =介紹了函數fact的定義，通過接受一個參數來實現n的階乘。

n=0 -> 1, n*fact(n-1)則是階乘的實現，當n等于0時候，返回1(0的階乘是1)，當n不等于0的時候則返回n*fact(n-1)，

AND原文是下面這樣說的，如下：

The word AND causes fact to available to the previously defined function

我的個人理解是支持嵌套，那么你認為呢？

當上述功能執行后將會在終端有如下輸出：

fact(1)?=???1
fact(2)?=???2
fact(3)?=???6
fact(4)?=??24
fact(5)?=?120

BCPL用戶指南：https://www.cl.cam.ac.uk/~mr10/bcplman.pdf

B語言以及代碼

肯·湯普遜(Ken Thompson)簡稱“ken”，在貝爾實驗室工作期間設計和實現了Unix操作系統。他基于BCPL創造了B語言。

同樣的，我們來看一個用B語言實現進制轉換功能。輸入一個n轉換為b進制，其中b在2和10之間。

/*?The following function will print a non-negative number,?n,?to
??the base b,?where 2<=b<=10,??This routine uses the fact that
??in the ANSCII character set,?the digits O to 9 have sequential
??code values.??*/

printn(n,b)?{
?extrn?putchar;
?auto?a;

?if(a=n/b)?/*?assignment,?not test for equality?*/
??printn(a,?b);?/*?recursive?*/
?putchar(n%b?+?'0');
}

代碼出處:https://www.bell-labs.com/usr/dmr/www/kbman.html

C語言

在1972年，美國貝爾實驗室的丹尼斯·里奇(D.M.Ritchie)在B語言的基礎上設計出了新的言，他取BCPL的第二個字母作為這種語言的名字，這就是C語言的由來。

以下是用C語言實現的進制轉換功能。

#include

void?printn(int?n,?char?b)?{
??char?a;
??if(a=n/b)?{
????printn(a,?b);
??}
??putchar(n%b?+?'0');
}

int?main(int?argc?,char?**argv)?{
??printn(8,?2);
??return?0;
}

Terminal:?1000

跟B語言非常接近了吧。

3. 編程語言

機器語言是二進制文件，匯編語言是符號語言，再往匯編之上是高級語言。下圖是C編寫的源文件，經過匯編和鏈接生成的匯編文件以及二進制文件。

機器語言

機器語言是一種指令集的體系，它是用二進制代碼表示的語言，是計算機唯一可以直接識別和執行的語言，它具有計算機可以直接執行、簡潔、運算速度快等優點，這是一件十分繁瑣的工作。編寫程序花費的時間往往是實際運行時間的幾十倍或幾百倍，而且直觀性比較差，容易出錯，程序的檢查和調試都比較困難。

匯編語言

為了解決機器語言難以理解和記憶的缺點，于是就出現了匯編語言。用易于理解和記憶的名稱和符號表示機器指令中的操作碼。這樣用符號代替機器語言的二進制碼，就把機器語言變成了匯編語言；于是匯編語言亦稱為符號語言。

高級語言

高級語言又主要是相對于匯編語言（機器語言）而言的，它是高度封裝了的編程語言；是較接近自然語言和數學公式的編程，基本脫離了機器的硬件系統，用人們更易理解的方式編寫程序。

例如java，c，c++，C#，python都是高級語言。

4. C為何快速

越高級的語言，越人性化，機器負擔就重。因為機器幫你處理了常見的問題，需要一些額外開銷。而C語言是一門非常干凈的語言，相當于裸奔，被設計之初就將速度大于安全之上，它不會檢查數組索引是否會越界，不會檢查內存是否泄漏，也不會檢查指針是否是野指針。

在制定C標準時指出C代碼是能夠可移植的，但是如果要為了更快的執行效率，可以犧牲可移植性。C完全相信程序員，不會阻止程序員要做的事情。

C語言經過編譯優化生成的機器碼和和直接寫匯編生成的機器碼是相當的，所以C非常高效。

編輯：黃飛

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