ویژگی‌های زبان برنامه نویسی C

خصوصیات زبان C

دنیس ریچی در سال 1972 روی یک مینی‌کامپیوتر داستانی را آغاز کرد که همچنان ادامه دارد. زبانی که او در آن زمان تحت نام B ساخت، در حال حاضر با نام C بر دنیای دیجیتال حکمرانی می‌کند. ویندوز، آی‌او‌اس و mySql مهم‌ترین نمونه‌ها از پروژه‌هایی هستند که با زبان C نوشته شده‌اند. بدون زبان C بسیاری از پیشرفت‌های امروز دنیای دیجیتال و علم داده وجود نداشت. برنامه نویسی C یا C++ مشکل شی‌گرا نبودن در C را حل کرد و به زبان محبوب طراحان بازی کامپیوتری تبدیل شد.

کاربردهای زبان برنامه نویسی C در دنیای امروز بی‌شمارند. در این مقاله قصد داریم ویژگی‌های اساسی، کاربردها، مزایا و محدودیت‌های زبان C را بررسی کنیم. با ما همراه باشید.

ویدیو پییشنهادی : اصول برنامه نویسی C و ++C

تاریخچه زبان C

زبان C حاصل کار دنیس ریچی و تعدادی از همکارانش بود. اولین نسخه این زبان برنامه‌نویسی توسط ریچی و کن تامپسون روی یک مینی‌کامیپیوتر PDP-7 و با زبان اسمبلی نوشته شد. جالب است بدانید اولین ورژن ساخته شده از این زبان B نام داشت و قرار بود ابزارهایی برای پلتفرمی تازه (سیستم عامل Unix) ارائه دهد. این ورژن اولیه به علت کند بودن و محدودیت‌های بسیار در سال 1972 با C جایگزین شد. همراه با ارائه C سیستم عامل Unix2 هم منتشر شد.

در طول زمان ریچی و همکاران تغییرات زیادی را در این زبان به‌وجود آوردند. نام این زبان در ادامه به K&R C تغییر یافت و کتاب «زبان برنامه نویسی C» در سال 1978 توسط ریچی و کرنیگان منتشر شد. این نسخه اگرچه در بین برنامه‌نویسان محبوبیت خوبی به دست‌آورد، همچنان با محدودیت‌های بسیاری از جمله برای کار با متغیر‌هایی غیر از int روبرو بود.

مقاله پییشنهادی : یادگیری زبان c را از کجا شروع کنیم؟

شروع دهه 80 با ورود کامپیوترهای شخصی به بازار همراه بود و محبوبیت C نیز در نتیجه افزایش پیدا کرد. این محبوبیت باعث شد سازندگان C به فکر رفع اشکال‌های اساسی و ارائه نسخه جدیدی از زبان خود بیفتند. در سال‌های بعدی ANSI C و ISO C به بازار عرضه شدند. این اصلاحات در طول زمان C را به یکی از محبوب‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی دنبال تبدیل کردند. در حال حاضر C18 به عنوان آخرین نسخه استاندارد C در بازار شناخته می‌شود.

مفاهیم پایه‌ای زبان C

متغیر (Variable): بخش عمده برنامه‌های نوشته شده در کامپیوتر کار با داده‌هایی است که در قالب متغیرها ذخیره می‌شوند. متغیرها لازم است قبل از هرچیز در برنامه با نوع مناسب تعریف شوند. انواع متغیرها در C عبارتند از: int، char، short، long، unsigned int، float و double.

دستور (Statement)

هر خط شامل یک دستور است که مقداری را تعیین یا کاری را انجام می‌دهد. برای مثال «متغیر X را با نوع int تعریف کن» «مقدار X را از کاربر دریافت کن» «X را با Y جمع بزن» «نتیجه جمع را چاپ کن» همگی دستور هستند. در ادامه مثال‌هایی از این دستورها به زبان C را خواهیم آورد.

تابع (Function)

مجموعه‌ای از دستورات که در نهایت یک کار را به انجام می‌رسانند. تابع یا بدون بازگشت (Void) است یا باید حتما مقداری را در پایان عملیات برگرداند. تمامی برنامه‌های نوشته شده در زبان C شامل تابع main() هستند. بعضی از این توابع مثل main() یا printf() توابع کتابخانه‌ای C هستند و بعضی از آن‌ها توسط کاربر برای انجام وظیفه‌ای خاص (مثلا میانگین گرفتن از چند عدد) ساخته می‌شوند.

ویدیو پییشنهادی : آموزش برنامه‌نویسی C++

ماژول (Module)

ماژول ها در C و دیگر زبان‌ها قطعه کدهای کاملی هستند که قابلیت به‌کارگرفته شدن در پروژه‌های مختلف را دارند.

کتابخانه (Library)

مجموعه‌ای از ماژول‌ها که کار برنامه‌نویسی را برای افراد راحت‌تر می‌کند. کتابخانه‌های استاندارد در C عملیاتی از قبیل ورودی/خروجی برنامه، محاسبات ریاضی و مدیریت حافظه را انجام می‌دهند. این قطعه کدهای آماده اگر نبودند، برنامه‌نویس مجبور بود تک‌تک کارهای مورد نیاز خود در خروجی را کدنویسی کند. در چنین حالتی برنامه‌نویسی بسیار زمان‌بر و طاقت‌فرسا می‌شد.

هدر برنامه (Header)

کتابخانه استاندارد C شامل هزاران ماژول مختلف است که هرکدام در برنامه‌های خاصی به کار می‌آیند. در قسمت هدر و قبل از شروع کد، برنامه‌نویس می‌تواند فایل‌های لازم برای برنامه‌اش را فراخوانی کند. در هدر برنامه‌های سی به‌صورت پیش‌فرض <stdio.h> فراخوانی شده است. این هدر توابع مربوط به ورودی خروجی را از کتابخانه استاندارد فراخوانی می‌کند.

ماکرو (Macro)

ماکرو یا کلان‌دستور، الگویی است که برای کار با جریان ورودی و خروجی داده‌ها قبل از شروع برنامه مقرر می‌شود. ماکروها در C در بخش هدر تعریف می‌شوند.

کاربردهای زبان C

زبان برنامه‌نویسی C استفاده‌های گسترده‌ای در سطح دنیا دارد. یادگیری این زبان انتخاب بسیاری از کسانی است که قصد دارند برنامه‌نویسی را شروع کنند و برنامه‌نویسان حرفه‌ای نیز گاهی نیاز به یادگیری آن پیدا می‌کنند. مهم‌ترین زمینه‌هایی که C در آن‌ها به کار گرفته می‌شود عبارتند از:

• برنامه‌نویسی برای درایورها (خصوصا درایور شبکه)
• کار با پایگاه داده
• برنامه‌های مدرن
• ابزارهای کاربردی روزمره
• اسمبلرها
• ساخت سیستم عامل
• ساخت کامپایلرها
• ساخت بازی‌های کامپیوتر و موبایل
• روباتیک
• سیستم‌های اتوماتیک برقی
• و هزاران کاربرد دیگر

برای آگاهی از کاربردی بودن گسترده این نرم‌افزار و سلطه آن بر جهان نرم‌افزار کافی است شما را با پروژه‌های معروفی که توسط C نوشته شده‌اند آشنا کنیم:

• سیستم‌عامل ویندوز: بله! محبوب‌ترین و کاربردی‌ترین سیستم‌عامل جهان (با تصاحب بیش از 90 درصد سهم از بازار سیستم عامل دنیا!) وجود خود را مدیون زبان C است.
• لینوکس: محبوب‌ترین سیستم‌عامل نزد متخصصان رشته‌های مرتبط با کامپیوتر و برنامه‌نویسان نیز حاصل کار در C است.
• سیستم‌عامل‌های موبایل: درصد بالای کد اندروید، آی‌او‌اس و ویندوز موبایل نیز در C نوشته شده است.
• پایگاه‌های داده: SQL و Oracle Database کاملا با زبان C نوشته شده‌اند. پایگاه‌های داده نقشی اساسی را در دنیای مدرن ایفا می‌کنند و اساس پیشرفت کسب‌وکارهای الکترونیک به‌حساب می‌آیند.
• سیستم‌های الکترونیک داخلی یخچال، ماشین، ساعت، چراغ‌های تایمردار و…

این مثال‌ها ثابت می‌کنند که بدون C دنیای امروز تقریبا از کار خواهد افتاد! ابتدایی‌ترین امکاناتی که در طول روز زندگی شما را ساده‌تر می‌کنند، از کامپیوتر و موبایل تا یخ‌ساز یخچال، حاصل کدزنی در C هستند. بعضی از متخصصان با تکیه بر همین مثال‌ها مدعی‌اند که «زبان C بر دنیای نرم‌افزار سلطنت می‌کند».

آینده شغلی برنامه نویسی C

اگر به زبان C مسلط باشید می‌توانید از تدریس آن درآمدزایی کنید. مکتب‌‌خونه هم امکان یادگیری و هم‌ امکان یاددهی این زبان را برای شما فراهم کرده است. این زبان به‌دلیل محبوبیت و کاربردی بودن، مشتاقان زیادی در بین علاقمندان به برنامه‌نویسی دارد. دلیل این اشتیاق، وجود فرصت‌های شغلی گسترده و متنوع در گروه‌های نرم‌افزاری و شرکت‌های مختلف است. در حال حاضر بسیاری از شرکت‌های ایرانی و خارجی برای پست برنامه‌نویس یا یکی از اعضای تیم برنامه‌نویسی خود، به‌دنبال برنامه‌نویس مسلط به C می‌گردند.

مزایا و معایب استفاده از زبان C

طریقه کنار آمدن با مشکلات برنامه نویسی C

اگرچه وجود مشکلات و محدودیت‌هایی مثل موارد بالا برنامه‌نویسان را محدود می‌کند، مزایای خاص این زبان باعث شده است که مدیران در عوض حذف C به فکر پیدا کردن راهکار برای سازش با معایب آن باشند. معمولا از راه‌های زیر برای عبور از مشکلات C استفاده می‌شود:

• بعضی پروژه‌ها با استفاده از چند زبان نوشته می‌شوند. برای مثال مدیر پروژه تصمیم می‌گیرد بخشی از کد را که نیازمند شی‌گرایی است با جاوا بنویسد.
• با وجود نبودن شی گرایی در C به صورت پیش‌فرض، می‌توان با نوشتن چند خط کد آن را شبیه‌سازی کرد. این کار اگرچه سخت است اما توسط بعضی از برنامه‌نویسان که علاقمند به حفظ C و همزمان نیازمند شی‌گرایی هستند مورد استفاده قرار می‌گیرد.

C و ++C؛ برادران غریب

ارتباط C و ++C با یکدیگر مانند ارتباط دو برادر است که از لحاظ رفتاری و ظاهری تفاوت‌های بسیاری دارند و اشتراک آن‌ها به نام‌خانوادگی محدود می‌شود. اشتراک C و ++C هم تنها در نام‌خانوادگی آن‌ها (C) است. هر دوی این‌ها از محبوبیت بالای جهانی برخوردار بوده و کاربردهای خاص خود را دارند. تفاوت اساسی این دو زبان مربوط به شی‌گرا بودن++C و پشتیبانی نکردن C از این نوع برنامه‌نویسی می‌شود.

C بیشتر استفاده‌های سطح سیستمی دارد. یکی از مهم‌ترین کاربردهای این زبان در طراحی نرم‌افزار درایور کامپیوتر است. کاربرد‌های ++C سطح بالاتر بوده و برای مثال توسط سازندگان بازی کامپیوتری به‌شکل گسترده‌ای استفاده می‌شود. معمولا کسانی که برای اولین تجربه‌های برنامه‌نویسی سراغ این دو زبان می‌آیند اول C را انتخاب می‌کنند. برنامه‌نویسی ساده و رویه‌ای موجود در C، یادگیری آن را به مراتب راحت‌تر از ++C می‌کند. در طرف مقابل کسانی که قبل از این دو زبان تجربه حرفه‌ای برنامه‌نویسی داشته‌اند، ابتدا به سراغ++C می‌روند؛ چون نبود شی‌گرایی برایشان دست‌وپاگیر است.

کلام آخر

در این مطلب شما را به آشنایی با ویژگی‌های اساسی C، مزایا، معایب و کاربردهای آن رساندیم. زبان C زبانی است که به‌طور گسترده در  ایران و جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد و در حال حاضر بی‌جایگزین است. یادگیری این زبان علاوه بر آشنا کردن شما با دنیای برنامه‌نویسی می‌تواند باعث دست‌یابی به موقعیت‌های شغلی بسیار خوبی شود.

در حال حاضر بسیاری از شرکت‌ها در پست برنامه‌نویس، توسعه‌دهنده یا به‌عنوان یکی از اعضای تیم برنامه‌نویسی خود، به‌دنبال نیروی مسلط بر این زبان می‌گردند.

همچنین در صورت تسلط بر این زبان می‌توانید با آموزش یا تولید محتوای آموزشی درآمدزایی کنید. برای یادگیری این زبان محبوب و پرکاربرد، که محل تولد بزرگترین و اساسی‌ترین نرم‌افزارها و سیستم‌عامل‌های دنیا است، می‌توانید همین امروز از  دوره‌های آموزش زبان C در مکتب‌خونه آغاز  کنید.