'C' ist eine Programmiersprache, die auf fast allen Computersystemen zur Verfügung steht. Im Gegensatz zu z.B. BASIC gibt es seit der Definition von ANSI-C relativ einheitliche Implementationen auf den verschiedenen Plattformen. In jedem C-System steht auch die genormte Standard C Library zur Verfügung. Dies und die sehr gute Performance der resultierenden Programme erklärt die weiterhin relativ hohe Popularität der Sprache, sowohl im kommerziellen als auch im Open-Source-Bereich.

Es gibt Meinungen das C softwaretechnologisch gesehen nicht dem heutigen Stand der Technik entspäche, oft wird C auch als portabler Highlevel-Assembler bezeichnet. Dem lässt sich entgegen halten das die Kerne fast aller heute verbreiteten Betriebssysteme in C implementiert wurden, und dies obwohl C++ bereits seit über 20 Jahren zur Verfügung steht. C eignet hervorragend für die Systemprogrammierung, anders sieht die Sache jedoch bei der Anwendungsentwicklung aus. Dort wird C zunehmend durch die objektorientierten Sprachen C++, Java und C#, die C in Bezug auf Wartbarkeit, Produktivität, Entwurfsunterstützung, Abstraktionsniveau, geringerer Fehleranfälligkeit, betriebssystemunabhängiger Ablauffähigkeit und Leistungsfähigkeit der zugehörigen Bibliotheken teilweise eklatant ausstechen.

Die Sprachbeschreibung wurde 1972 erstmals publiziert.

Ein ausführbares C-Programm wird durch den so genannten Linker aus Objektcode erzeugt (gebunden). Die Objektcodedateien ihrerseits werden durch den Compiler aus Textdatei(en) erzeugt (übersetzt), die eine Anzahl Funktions- und Variablendefinitionen enthalten. Ein ausführbares Programm muss eine Funktion mit dem Namen main enthalten.

Table of contents

1 "Hello, World!"-Programm in C 2 Kontrollstrukturen 3 Stärken von C 4 Schwächen von C 4.1 Unvollständigkeit der Spezifikation 4.2 Stringunterstützung 4.3 Felder 4.4 "Wilde" Pointer 4.5 Speicherverwaltung 4.6 Portabilitätsprobleme 5 Literatur 6 Weblinks

"Hello, World!"-Programm in C

Der folgende Code stellt ein minimales C-Programm dar, das eine Meldung auf dem Standardausgabemedium ausgibt.

#include 

int main (void)
{
    puts ("Hello, World!");
    return 0;
}

  if (Bedingung) {
     Anweisungen;
  }
  [else {
     Anweisungen;
  }]

  while (Bedingung) {
     Anweisungen
  }

  do {
     Anweisungen
  } while (Bedingung);

  for (Startausdruck; Bedingung; Inkrementierausdruck) {
     Anweisungen
  }

Switch-Ausdruck

  switch (Ausdruck) {
     case marke1 :
        Anweisungen;
        break;
     case marke2 :
        Anweisungen;
        break;
     default :
        Anweisungen;
  }

Stärken von C

• minimalistischer Sprachumfang, der kleinste bekannte C Compiler besteht aus 3742 Bytes C Code und kann sich selbst compilieren.
  • C Programme bestehen nur aus Unterprogrammen.
  • Das Hauptprogramm ist ein Unterprogramm mit dem speziellen Namen main
  • Kontrollstrukturen für strukturierte Programmierung
  • Umfangreiche Datenstrukturen (Feldkonstanten, struct, Bitfelder)
  • Vorbelegung aller Datenstrukturen mit Konstanten
  • Keine symbolischen Konstanten (ersetzt durch Makroprozessor)
  • Keine dynamische Speicherverwaltung (ersetzt durch Büchereifunktionen)
  • Keine Felder (ersetzt durch Feldkonstanten und Behandlung von Feldern als Zeiger)
  • Zeigerarithmetik ermöglicht die effiziente Behandlung von Feldzugriffen, Parametern usw.
  • Strings ersetzt durch eingebaute Stringkonstanten und einfache Büchereifunktionen
  • Zeiger auf Unterprogramme in Datenstrukturen speicherbar
  • Einfache Variablen nur als Wertparameter, Felder nur als Referenzparameter
  • Referenzparameter für einfache Variablen werden durch Zeiger ersetzt.
• Hardwarenahe Programmierung ist möglich, direkter Umgang mit Bits, Bytes, direkter Speicherzugriff und Zeigerarithmetik
• niedriger Abstraktionsgrad
• Präprozessor zur Spracherweiterung und bedingten Übersetzung
• Linker (C war eine der ersten Sprachen, die das Einbinden von externen vorübersetzten Routinen in der Sprachdefinition berücksichtigt)
• Viele Optimierungen bei Übersetzung möglich
• Ein C-Compiler ist auf nahezu jedem modernen Prozessor vorhanden, sei es ein kleiner 8-Bit Kontroller oder ein High-End 64-Bit Prozessor.

Unvollständigkeit der Spezifikation

Eine der grössten Schwächen von C ist die Unvollständigkeit der Sprachspezifikation, die viele Dinge offen lässt. So ist z.B. für viele Operatoren nicht festgelegt, in welcher Reihenfolge eine Reihe von gleichrangig nebeneinander stehenden Operatoren ausgewertet werden, ebensowenig, in welcher Reihenfolge die Argumente eines Funktionsaufrufs ausgewertet werden.

Beispiele:

 a=b*c*d;

 a=b++ * ++b * b;

 b*(b+2)*(b+2); (Auswertung von Links nach Rechts, Seiteneffekte sofort effektiv)
 (b+1) * (b+1) * b; (Auswertung von Rechts nach Links, Seiteneffekte sofort effektiv);
 b*b*b (Wenn die Seiteneffekte nicht sofort effektiv werden).

Stringunterstützung

Den Typ String (Zeichenkette) gibt es nicht im Sprachstandard. Stattdessen wird ein Zeichenfeld verwendet, das mit einem Nullzeichen abgeschlossen wird. Die Speicherverwaltung von Zeichenketten muss vom Programmierer vorgenommen werden.

Felder

C kennt zwar den Datentyp Feld und erlaubt sogar die Definition von Feldern, die mit Konstanten vorbelegt sind. Intern werden Felder jedoch immer als Zeiger verwaltet. Dies bedeutet, dass eine eventuell nötige dynamische Speicherverwaltung von Feldern vom Programmierer implementiert werden muss. Auch die Feldgröße wird beim Zugriff nicht überprüft. Durch Programmierfehler können Speicherbereiche durch illegale Feldzugriffe unabsichtlich verändert werden, ohne dass dies während der Laufzeit überprüft werden kann.

"Wilde" Pointer

Man kann Pointer auf beliebige Stellen des Speichers richten. Insbesondere zeigen nicht explizit initialisierte Stack-Variablen oft auf beliebige Stellen des Speichers. Die Folge sind schwer zu diagnostizierende Fehler.

Speicherverwaltung

Der Programmierer muss den dynamischen Speicher selbst verwalten. Hierzu stehen in der Regel Bibliotheksfunktionen zur Verfügung.

Portabilitätsprobleme

C schreibt die Speichergröße verschiedener Typen in der Sprachdefinition nicht vor. Dies ermöglicht die Portierung bestehender Programme auf andere, auch neue Prozessoren. Es ist nur zugesichert, dass ein short int nicht länger sein darf als ein long int. In den 1980er und 1990er Jahren wurden vorwiegend 32-Bit Systeme wie VAX, 68000, i386 eingesetzt. Bei diesen waren Zeiger, int und long ale 32 Bits lang, so dass sich dies als Quasistandard etabliert hat. Dies und einige weitere Eigenschaften der Sprachdefinition (Ergebnistyp bei Zeigersubtraktion, Alignment von Datentypen) bereiten bei der Portierung auf modernere 64-Bit-Architekturen Probleme.

Literatur

• Tutorial, Referenz
• Doku der GLibc, Doku der ANSI-C-Library, Tutorial...
• Die Programmiersprache C kritisch betrachtet
• C von A bis Z ( Online-Version des Buches )