Ngôn ngữ lập trình C

Ngôn ngữ lập trình C là một ngôn ngữ mệnh lệnh được phát triển từ đầu thập niên 1970 bởi Dennis Ritchie để dùng trong hệ điều hành UNIX. Từ đó, ngôn ngữ này đã lan rộng ra nhiều hệ điều hành khác và trở thành một những ngôn ngữ phổ dụng nhất. C là ngôn ngữ rất có hiệu quả và được ưa chuộng nhất để viết các phần mềm hệ thống, mặc dù nó cũng được dùng cho việc viết các ứng dụng. Ngoài ra, C cũng thường được dùng làm phương tiện giảng dạy trong khoa học máy tính mặc dù ngôn ngữ này không được thiết kế dành cho người nhập môn.

 

Cha đẻ của các ngôn ngữ lập trình là ‘ALGOL.’ Nó được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1960. ALGOL đã giới thiệu khái niệm về lập trình có cấu trúc cho cộng đồng nhà phát triển. Năm 1967, một ngôn ngữ lập trình máy tính mới được công bố có tên là ‘BCPL’, viết tắt của Ngôn ngữ Lập trình Kết hợp Cơ bản. BCPL được thiết kế và phát triển bởi Martin Richards, đặc biệt là để viết phần mềm hệ thống. Chỉ sau ba năm, vào năm 1970, một ngôn ngữ lập trình mới có tên là ‘B’ được Ken Thompson giới thiệu có nhiều tính năng của ‘BCPL.’ Ngôn ngữ lập trình này được tạo ra bằng hệ điều hành UNIX tại Phòng thí nghiệm AT&T và Bell. Cả ‘BCPL’ và ‘B’.

Dennis Ritchie - Người sáng lập ngôn ngữ lập trình C. (Ảnh: wikipedia)

Năm 1972, một nhà khoa học máy tính vĩ đại Dennis Ritchie đã tạo ra một ngôn ngữ lập trình mới gọi là ‘C’ tại Phòng thí nghiệm Bell. Nó được tạo ra từ các ngôn ngữ lập trình ‘ALGOL’, ‘BCPL’ và ‘B’. Ngôn ngữ lập trình ‘C’ chứa tất cả các tính năng của các ngôn ngữ này và nhiều khái niệm bổ sung khác làm cho nó trở nên độc đáo so với các ngôn ngữ khác.

‘C’ là một ngôn ngữ lập trình mạnh mẽ được kết hợp chặt chẽ với hệ điều hành UNIX. Ngay cả hầu hết hệ điều hành UNIX đều được mã hóa bằng ‘C’. Ban đầu lập trình ‘C’ chỉ giới hạn trong hệ điều hành UNIX, nhưng khi nó bắt đầu phổ biến trên toàn thế giới, nó đã trở thành thương mại và nhiều trình biên dịch đã được phát hành cho các hệ thống đa nền tảng. Ngày nay ‘C’ chạy trên nhiều hệ điều hành và nền tảng phần cứng khác nhau. Khi nó bắt đầu phát triển, nhiều phiên bản khác nhau của ngôn ngữ đã được phát hành. Đôi khi, các nhà phát triển trở nên khó khăn trong việc cập nhật phiên bản mới nhất vì hệ thống đang chạy dưới các phiên bản cũ hơn.

Lịch sử ngôn ngữ C. (Nguồn: funix.edu.vn)

Các ngôn ngữ như C ++ / Java được phát triển từ C. Những ngôn ngữ này được sử dụng rộng rãi trong các công nghệ khác nhau. Do đó, ‘C’ tạo thành cơ sở cho nhiều ngôn ngữ khác hiện đang được sử dụng.

 

Hiểu cách một máy tính hoạt động

Nếu bạn biết ngôn ngữ lập trình C, bạn sẽ không chỉ biết làm thế nào chương trình của bạn hoạt động mà bạn còn có thể hiểu được cách một máy tính hoạt động (bao gồm trình quản lý bộ nhớ và phân bổ). 

Hiểu C cho phép bạn viết các chương trình mà bạn chưa bao giờ nghĩ là có thể làm ra trước đó (hoặc ít nhất, bạn sẽ có hiểu biết rộng hơn về kiến ​​trúc và lập trình máy tính nói chung).

C là ngôn ngữ lập trình của lingua

Hầu như tất cả các ngôn ngữ lập trình bậc cao như Java, Python, JavaScript,… có thể giao tiếp với lập trình C. Ngoài ra, nó là một ngôn ngữ hiệu quả để thể hiện những ý tưởng chung trong lập trình. Người bạn đang nói chuyện có biết ngôn ngữ lập trình C hay không không quan trọng, bạn vẫn có thể truyền đạt ý tưởng của mình theo cách họ có thể hiểu được.

Cơ hội để làm việc trên các dự án nguồn mở 

Có thể bạn nghĩ rằng C là một ngôn ngữ không mấy quan trọng quan trọng. Nếu bạn cần phát triển một ứng dụng di động, bạn cần Java (cho Android), Swift và Objective C (cho iOS). Và có hàng chục ngôn ngữ như C #, PHP, ASP.net, Ruby, Python để xây dựng ứng dụng web.

Python được sử dụng để tạo phạm vi rộng cho các ứng dụng. Nhưng, C được sử dụng để tạo Python. Nếu bạn muốn đóng góp cho Python, bạn cần biết lập trình C để làm việc trên trình thông dịch Python tác động đến hàng triệu lập trình viên Python. Trên thực tế có một số lượng lớn các phần mềm mà bạn sử dụng ngày nay được cung cấp bởi C.

Một số dự án nguồn mở lớn hơn trong đó lập trình C được sử dụng là Linux Kernel, Python Interpreter, SQLite Database.

Một ngôn ngữ khác thường được sử dụng cho dự án mã nguồn mở lớn là C ++. Nếu bạn biết C và C ++, bạn có thể đóng góp cho các dự án nguồn mở lớn tác động đến hàng trăm triệu người.

Viết các chương trình tốt hơn

Hiểu cách máy tính hoạt động và quản lý bộ nhớ mang đến cho bạn cái nhìn sâu sắc về cách viết mã hiệu quả bằng các ngôn ngữ lập trình khác.

Rất nhiều ngôn ngữ lập trình phổ biến dựa trên C (và C ++, được coi là siêu lập trình C với các tính năng OOP). Các ngôn ngữ như C # và Java có liên quan đến C và C ++. Ngoài ra, cú pháp của JavaScript và PHP cũng tương tự như C.

C là một ngôn ngữ biên dịch. Trình biên dịch chính là một công cụ đặc biệt để biên dịch lập trình và chuyển đổi nó thành các tệp đối tượng mà máy có thể đọc được.

Ví dụ:

#include <iostream>

using namespace std; 

int main() {

cout << “Hello World!”;

return 0;

}

Sau quá trình biên dịch, trình liên kết sẽ kết hợp với các tệp đối tượng khác nhau và tạo ra tệp thực thi duy nhất để chạy lập trình. Sơ đồ dưới đây thể hiện việc thực thi của lập trình C.

Quá trình thực thi của lập trình C. (Nguồn: ironhackvietnam.edu.vn)

Hiện nay, nhiều trình biên dịch khác nhau trực tuyến có sẵn và bạn có thể dễ dàng sử dụng chúng. Chức năng của các trình biên dịch không khác nhau và hầu hết chúng đều cung cấp các tính năng cần thiết để thực thi các lập trình ‘C’ và ‘C++’.

 

Hệ điều hành

Ngôn ngữ lập trình C có thể được sử dụng để thiết kế phần mềm hệ thống như là hệ điều hành và trình biên dịch. Mục đích chính của việc tạo ra C là viết kịch bản hệ điều hành UNIX. Ngôn ngữ lập trình C là một phần không thể thiếu trong quá trình phát triển của nhiều hệ điều hành như Unix-Kernel, các tiện ích và ứng dụng hệ điều hành Microsoft Windows và một bộ phận lớn hệ điều hành Android.

Phát triển ngôn ngữ mới

Có thể bạn chưa biết, ngôn ngữ lập trình C là cơ sở để phát triển ngôn ngữ mới. Nó có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến sự phát triển của nhiều ngôn ngữ bao gồm C ++, C #, D, Java, Limbo, JavaScript, Perl, UNIX’s C Shell, PHP, Python và Verilog. Các ngôn ngữ này dựa trên ngôn ngữ C và biến đổi: ví dụ, trong Python, C được sử dụng để xây dựng các thư viện chuẩn. Trong khi các ngôn ngữ khác như C ++, Perl và PHP có cấu trúc cú pháp và điều khiển dựa trên C. Chính vì vậy mà nó được mệnh danh là “ông nội” của các ngôn ngữ lập trình.

Nền tảng tính toán

Ngôn ngữ lập trình C thực hiện các thuật toán và cấu trúc dữ liệu nhanh chóng. Tạo điều kiện cho việc tính toán nhanh hơn trong các chương trình. Điều này đã cho phép sử dụng C trong các ứng dụng yêu cầu mức độ tính toán cao hơn như MATLAB và Mathematica.

Hệ thống nhúng

Với các tính năng của ngôn ngữ lập trình C như là truy cập trực tiếp vào API phần cứng của máy, sự hiện diện của trình biên dịch C, sử dụng tài nguyên xác định và phân bổ bộ nhớ động, đã làm cho ngôn ngữ C trở thành lựa chọn tối ưu cho các ứng dụng và trình điều khiển của các hệ thống nhúng.

Đồ họa và trò chơi

Ngoài các ứng dụng trên thì ngôn ngữ lập trình C còn được dùng trong đồ họa và lập trình game. Nó đã được sử dụng để  phát triển một loạt các ứng dụng đồ họa và chơi game, như cờ vua, bóng nảy, bắn cung, v.v.

Như chúng ta đã nghiên cứu trước đó, C là ngôn ngữ cơ sở cho nhiều ngôn ngữ lập trình. Vì vậy, việc học ngôn ngữ chính là C sẽ đóng một vai trò quan trọng trong khi nghiên cứu các ngôn ngữ lập trình khác. Nó chia sẻ các khái niệm giống nhau như kiểu dữ liệu, toán tử, câu lệnh điều khiển và nhiều khái niệm khác. C có thể được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khác nhau. Có rất nhiều công việc dành cho lập trình viên C trên thị trường hiện tại.

C là một ngôn ngữ lập trình có cấu trúc, trong đó chương trình được chia thành nhiều Module khác nhau. Mỗi module có thể được viết riêng biệt và cùng nhau tạo thành một chương trình C duy nhất. Cấu trúc này giúp dễ dàng cho các quá trình kiểm tra, bảo trì và gỡ lỗi.

Một tính năng khác của lập trình C là nó có thể tự mở rộng. Chương trình C chứa các hàm khác nhau là một phần của thư viện. Chúng tôi có thể thêm các tính năng và chức năng của mình vào thư viện và có thể truy cập và sử dụng các chức năng này bất cứ lúc nào chúng ta muốn trong chương trình của mình. Tính năng này làm cho nó đơn giản trong khi làm việc với các chương trình phức tạp.

Nhiều trình biên dịch khác nhau có sẵn trên thị trường có thể được sử dụng để thực thi các chương trình được viết bằng ngôn ngữ này.

Nó là một ngôn ngữ có tính di động cao, có nghĩa là các chương trình được viết bằng ngôn ngữ C có thể chạy trên các máy khác. Tính năng này rất cần thiết nếu chúng ta muốn sử dụng hoặc thực thi mã trên máy tính khác.

7.1. Điểm mạnh

Ngôn ngữ C là một khối được xây dựng sẵn dành cho các ngôn ngữ lập trình khác. Ngôn ngữ C có rất nhiều kiểu dữ liệu cũng như các toán tử có sức ảnh hưởng.

Do đó, các lập trình được viết bằng học lập trình c cơ bản cho người mới bắt đầu thường hiệu quả, nhanh chóng và dễ hiểu.

C là ngôn ngữ có tính khả chuyển cao. Điều này có nghĩa là lập trình C được viết trên mày này có thể dễ dàng chạy trên máy khác mà không cần thực hiện bất cứ thay đổi nào.

Chỉ có 32 từ khóa trong tiêu chuẩn ANSI C và các hàm được xây dựng sẵn. Nhiều hàm tiêu chuẩn sẵn có và có thể được sử dụng để phát triển lập trình.

Một ưu điểm quan trọng khác của ngôn ngữ C chính là nó có khả năng tự mở rộng. Về cơ bản, lập trình C là một tập hợp các hàm được hỗ trợ bởi thư viện C.

Do đó, bạn có thể dễ dàng thêm các hàm của mình vào thư viện C. Thư viện có thể chứa lượng lớn các hàm nên tác vụ lập trình trở nên đơn giản hơn.

Ngôn ngữ C là một ngôn ngữ lập trình có cấu trúc. Điều này giúp người dùng sẽ nghĩ đến các mô-đun hoặc khối hàm. Tập hợp các mô-đun này sẽ tạo nên một lập trình hoàn thiện. Cấu trúc mô-đun này giúp cho việc gỡ lỗi, kiểm tra và bảo trì lập trình trở nên dễ dàng hơn.

7.2. Điểm yếu

C không có khái niệm của OOP (Lập trình hướng đối tượng). Đó là lý do tại sao người ta phát triển ngôn ngữ C++.

Trong ngôn ngữ C, không có kiểm tra thời gian chạy.

Không kiểm tra loại nghiêm ngặt. Ví dụ, bạn có thể truyền một giá trị số nguyên (integer value) cho kiểu dữ liệu float.

C không có khái niệm về không gian tên.

C không có khái niệm về hàm tạo hoặc hàm hủy.