Il linguaggio di programmazione C è stato considerato un linguaggio di basso livello quando è uscito?

Attualmente C è considerato un linguaggio di basso livello , ma negli anni '70 era considerato di basso livello? Il termine era persino in uso allora?

Molte lingue popolari di livello superiore non esistevano fino alla metà degli anni '80 e oltre, quindi sono curioso di sapere se e come la natura del basso livello sia cambiata nel corso degli anni.

Per rispondere agli aspetti storici della domanda:

La filosofia del design è spiegata nel linguaggio di programmazione C scritto da Brian Kernighan e dal designer C Dennis Ritchie, il "K&R" di cui potresti aver sentito parlare. La prefazione alla prima edizione dice

C non è un linguaggio "di altissimo livello", né un linguaggio "grande" ...

e l'introduzione dice

C è un linguaggio relativamente di "basso livello" ... C non fornisce alcuna operazione per gestire direttamente oggetti compositi come stringhe di caratteri, set, elenchi o matrici. Non ci sono operazioni che manipolano un intero array o stringa ...

L'elenco continua per un po 'prima che il testo continui:

Sebbene l'assenza di alcune di queste caratteristiche possa sembrare una grave carenza, ... mantenere il linguaggio fino a dimensioni modeste ha reali vantaggi.

(Ho solo la seconda edizione del 1988, ma il commento qui sotto indica che il testo citato è lo stesso nella prima edizione del 1978).

Quindi, sì, i termini "alto livello" e "basso livello" erano in uso all'epoca, ma C era progettato per cadere da qualche parte nello spettro in mezzo. Era possibile scrivere in C un codice portatile su piattaforme hardware e questo era il criterio principale per stabilire se un linguaggio fosse considerato di alto livello in quel momento. Tuttavia, a C mancavano alcune caratteristiche che erano caratteristiche di linguaggi di alto livello, e questa fu una decisione progettuale a favore della semplicità.

Questo dipende dalla tua definizione di linguaggio di alto livello e basso livello. Quando fu sviluppato il C, tutto ciò che era di livello superiore all'assemblaggio era considerato un linguaggio di alto livello. Questa è una barra bassa da cancellare. Più tardi, questa terminologia è passata al punto che alcuni oggi considererebbero persino Java un linguaggio di basso livello.

Anche nel panorama linguistico di alto livello degli anni '70, vale la pena sottolineare che C è di livello abbastanza basso. Il linguaggio C è fondamentalmente B più un semplice sistema di tipi e B non è molto più di un comodo livello di sintassi procedurale / strutturato per l'assemblaggio. Poiché il sistema di tipi è adattato in modo retrò al di sopra del linguaggio B non tipizzato, è comunque possibile tralasciare le annotazioni dei tipi in alcuni punti e intverranno assunti.

C lascia consapevolmente fuori funzionalità costose o difficili da implementare che erano già ben consolidate al momento, come ad esempio

• gestione automatica della memoria
• funzioni o chiusure nidificate
• OOP di base o coroutine
• sistemi di tipi più espressivi (ad esempio tipi con limiti di intervallo, tipi definiti dall'utente come tipi di record, digitazione forte, ...)

C ha alcune caratteristiche interessanti:

• supporto per la ricorsione (come conseguenza delle sue variabili automatiche basate su stack, rispetto alle lingue in cui tutte le variabili hanno una durata globale)
• puntatori a funzione
• I tipi di dati definiti dall'utente (strutture e sindacati) sono stati implementati poco dopo il rilascio iniziale di C.
• La rappresentazione di stringhe di C (puntatore a caratteri) è in realtà un enorme miglioramento rispetto a B che codifica più lettere in una parola macchina.
• I file di intestazione di C costituivano una modifica dell'efficienza per mantenere piccole le unità di compilazione, ma fornivano anche un semplice sistema di moduli.
• Puntatori senza restrizioni in stile assembly e aritmetica dei puntatori, rispetto ai riferimenti più sicuri. I puntatori sono una funzione intrinsecamente pericolosa ma anche molto utile per la programmazione di basso livello.

Al momento dello sviluppo di C, altri linguaggi innovativi come COBOL, Lisp, ALGOL (in vari dialetti), PL / I, SNOBOL, Simula e Pascal erano già stati pubblicati e / o erano ampiamente utilizzati per specifici domini problematici. Ma la maggior parte di quelle lingue esistenti erano destinate alla programmazione mainframe o erano progetti di ricerca accademica. Ad esempio, quando ALGOL-60 è stato inizialmente progettato come linguaggio di programmazione universale, la tecnologia e l'informatica necessarie per implementarlo non esistevano ancora. Alcuni di questi (alcuni dialetti ALGOL, PL / I, Pascal) erano destinati anche alla programmazione di basso livello, ma tendevano ad avere compilatori più complessi o erano troppo sicuri (ad es. Senza puntatori senza restrizioni). Pascal manca in particolare di un buon supporto per array di lunghezza variabile.

Rispetto a questi linguaggi, C rifiuta le funzioni "eleganti" e costose al fine di essere più pratiche per lo sviluppo di basso livello. C non è mai stato principalmente un progetto di ricerca sulla progettazione linguistica. Invece, è stata una derivazione dello sviluppo del kernel Unix sul minicomputer PDP-11 che era relativamente limitato dalle risorse. Per la sua nicchia (un linguaggio minimalista di basso livello per la scrittura di Unix con un compilatore single-pass che è facile da portare) C ha eccelso in modo eccellente - e oltre 45 anni dopo è ancora la lingua franca della programmazione dei sistemi.

All'inizio degli anni '70, C era una straordinaria boccata d'aria fresca che utilizzava costrutti moderni in modo così efficace che l'intero sistema UNIX poteva essere riscritto dal linguaggio assembly in C con spazio trascurabile o penalità di prestazione. All'epoca molti contemporanei lo definivano un linguaggio di alto livello.

Gli autori di C, principalmente Dennis Ritchie, erano più cauti e nell'articolo della rivista tecnica del Bell System affermavano che "C non è un linguaggio di alto livello". Con un sorriso ironico e con l'intenzione di essere provocatorio, Dennis Ritchie direbbe che era un linguaggio di basso livello. Il principale tra i suoi obiettivi di progettazione per C era quello di mantenere il linguaggio vicino alla macchina e allo stesso tempo fornire portabilità, ovvero l'indipendenza della macchina.

Per maggiori informazioni consultare l' articolo originale BSTJ:

Grazie Dennis. Che tu possa riposare in pace.

Come ho scritto altrove su questo sito quando qualcuno si riferiva al modello di gestione della memoria malloc / free come "programmazione di basso livello",

Divertente come la definizione di "basso livello" cambi nel tempo. Quando stavo imparando a programmare per la prima volta, qualsiasi lingua che forniva un modello heap standardizzato che rendesse possibile un semplice modello di allocazione / libera era considerata di alto livello. Nella programmazione di basso livello, dovresti tenere traccia della memoria da solo (non delle allocazioni, ma delle posizioni di memoria stesse!), O scrivere il tuo allocatore di heap se ti senti davvero fantasioso.

Per il contesto, questo era nei primi anni '90, ben dopo l'uscita di C.

Molte risposte hanno già fatto riferimento a primi articoli che dicevano cose come "C non è un linguaggio di alto livello".

Non posso resistere all'accumulo, tuttavia: molti, se non la maggior parte o tutti gli HLL all'epoca - Algol, Algol-60, PL / 1, Pascal - fornivano il controllo dei limiti dell'array e il rilevamento numerico di overflow.

L'ultima volta che ho controllato gli overflow del buffer e degli interi sono stati la causa principale di molte vulnerabilità di sicurezza. ... Sì, ancora il caso ...

La situazione per la gestione dinamica della memoria era più complicata, ma comunque, in stile C malloc / free era un grande passo indietro in termini di sicurezza.

Quindi, se la tua definizione di HLL include "previene automaticamente molti bug di basso livello", beh, il triste stato di sicurezza informatica sarebbe molto diverso, probabilmente migliore, se C e UNIX non si fossero verificati.

Considera le lingue più vecchie e molto più alte che hanno preceduto C (1972):

Fortran - 1957 (livello non molto più alto di C)

Lisp - 1958

Cobol - 1959

Fortran IV - 1961 (livello non molto più alto di C)

PL / 1 - 1964

APL - 1966

Più un linguaggio di medio livello come RPG (1959), principalmente un linguaggio di programmazione per sostituire i sistemi di registrazione delle unità basati su plugboard.

Da questo punto di vista, C sembrava un linguaggio di livello molto basso, solo un po 'al di sopra dei macroassemblatori utilizzati sui mainframe al momento. Nel caso dei mainframe IBM, le macro assembler sono state utilizzate per l'accesso al database come BDAM (metodo di accesso al disco di base), poiché le interfacce del database non erano state portate su Cobol (a quel tempo) risultando in un lascito di un mix di assembly e I programmi Cobol sono ancora in uso oggi sui mainframe IBM.

La risposta alla tua domanda dipende da quale linguaggio C sta chiedendo.

La lingua descritta nel Manuale di riferimento C del 1974 di Dennis Ritchie era un linguaggio di basso livello che offriva alcune delle comodità di programmazione di linguaggi di livello superiore. Allo stesso modo, i dialetti derivati ​​da quel linguaggio erano tendenzialmente linguaggi di programmazione di basso livello.

Quando lo standard C del 1989/1990 fu pubblicato, tuttavia, non descriveva il linguaggio di basso livello che era diventato popolare per la programmazione di macchine reali, ma invece descriveva un linguaggio di livello superiore che poteva essere - ma non doveva essere- -attuato in termini di livello inferiore.

Come gli autori della nota C Standard, una delle cose che ha reso utile il linguaggio è stata che molte implementazioni potevano essere trattate come assemblatori di alto livello. Poiché C era anche usato come alternativa ad altri linguaggi di alto livello e poiché molte applicazioni non richiedevano la capacità di fare cose che i linguaggi di alto livello non potevano fare, gli autori dello Standard permisero alle implementazioni di comportarsi in modo arbitrario se i programmi tentassero di usare costrutti di basso livello. Di conseguenza, il linguaggio descritto dallo standard C non è mai stato un linguaggio di programmazione di basso livello.

Per comprendere questa distinzione, considera come Ritchie's Language e C89 visualizzerebbero lo snippet di codice:

struct foo { int x,y; float z; } *p;
...
p[3].y+=1;

su una piattaforma in cui "char" è 8 bit, "int" è big-endian a 16 bit, "float" è 32 bit e le strutture non hanno particolari requisiti di riempimento o allineamento, quindi la dimensione di "struct foo" è di 8 byte.

Su Ritchie's Language, il comportamento dell'ultima istruzione prenderebbe l'indirizzo memorizzato in "p", aggiungerebbe 3 * 8 + 2 [ie 26] byte ad esso e otterrebbe un valore a 16 bit dai byte a quell'indirizzo e al successivo , aggiungine uno a quel valore e quindi riscrivi quel valore a 16 bit negli stessi due byte. Il comportamento sarebbe definito come agendo sul 26 ° e 27 ° byte dopo quello all'indirizzo p, indipendentemente dal tipo di oggetto memorizzato lì.

Nel linguaggio definito dallo standard C, nel caso in cui * p identifichi un elemento di "struct foo []" seguito da almeno altri tre elementi completi di quel tipo, l'ultima istruzione ne aggiungerebbe uno al membro y di il terzo elemento dopo * p. Il comportamento non sarebbe definito dalla norma in nessun'altra circostanza.

Il linguaggio di Ritchie era un linguaggio di programmazione di basso livello perché, mentre permetteva a un programmatore di usare astrazioni come matrici e strutture quando era conveniente, definiva il comportamento in termini di layout sottostante degli oggetti in memoria. Al contrario, il linguaggio descritto da C89 e successivi standard definisce le cose in termini di un'astrazione di livello superiore e definisce solo il comportamento del codice che è coerente con quello. Le implementazioni di qualità adatte alla programmazione di basso livello si comporteranno utilmente in più casi di quelli previsti dalla norma, ma non esiste un documento "ufficiale" che specifichi cosa deve fare un'implementazione per essere adatta a tali scopi.

Il linguaggio C inventato da Dennis Ritchie è quindi un linguaggio di basso livello ed è stato riconosciuto come tale. Il linguaggio inventato dal C Standards Committee, tuttavia, non è mai stato un linguaggio di basso livello in assenza di garanzie fornite dall'implementazione che vanno al di là dei mandati dello Standard.