C (ohjelmointikieli)

C on yleiskäyttöinen, imperatiivinen ja rakenteinen käännettävä tietokoneiden ohjelmointikieli, joka on levinnyt laajalle 1970-luvulta lähtien, jolloin Dennis Ritchie kehitti sen UNIX-käyttöjärjestelmää varten. Kielessä yhdistyvät koneenläheisyys ja korkean tason kielen ominaisuudet. C:n suosiota selittää kielen yksinkertaisuus, tehokkuus, joustavuus ja siirrettävyys. C:ssä itsessään ei ole paljoa varattuja sanoja, monet toiminnot tehdään funktiokirjastoilla. C++, Java, C# ja monet muut myöhemmät kielet perustuvat syntaksiltaan ja avainsanoiltaan C:hen.

C-kieli 

C perustuu Ken Thompsonin kehittämään B-kieleen, jonka juuret ovat BCPL-kielessä. Kielen kehitys alkoi nimellä NB (New B). Kieli kehitettiin vuonna 1972 PDP-11:lle Unix-käyttöjärjestelmää varten, joka muutettiin assemblystä C:lle.

Kielen kehitykseen vaikuttivat muun muassa Alan Snyder, joka ehdotti boolean-operaattoreihin muutoksia ja esikääntäjän lisäämisen. Mike Lesk kirjoitti kielelle alustalta toiselle siirrettävän IO-kirjaston, josta myöhemmin muodostui C-kielen standardikirjasto. 1970-luvun lopulla Stephen Johnson aloitti Portable C Compiler (PCC) -kääntäjän kehittämisen, joka olisi helppo kohdistaa uudelle alustalle.

C-kieli tarkoitettiin alun perin pelkästään järjestelmäohjelmointiin, mutta se on saavuttanut suosiota myös sovellusohjelmien toteutuksessa. C yleistyi Unixin yleistyessä ja nykyisin käytännössä kaikki järjestelmäalustat käyttävät C-kieltä järjestelmäkielenään. C-kielen merkitys näkyy myös siinä, että monet kielet muistuttavat C:tä avainsanoiltaan ja syntaksiltaan, vaikka niiden toimintaperiaate ja käyttötarkoitus olisi erilainen. Jotkin uudemmat ohjelmointikielet, kuten C++, C# ja Java, pohjautuvat C-kieleen. Ne eivät kuitenkaan ole syrjäyttäneet C-kieltä täysin. Joidenkin korkean tason ohjelmointikielten toteutukset käyttävät C-kieltä välikielenä.

C-kielellä on seuraavia ominaispiirteitä:
Yksinkertainen ydinkieli, jonka lisäksi keskeisiä toimintoja toteutettu kirjastoissa
Minimalistinen määrä varattuja avainsanoja
Keskeisenä periaatteena rakenteellinen proseduraalinen ohjelmointi
Yksinkertainen ALGOL-sukulaiskielten tapainen tyyppijärjestelmä
Matalan tason pääsy tietokoneen muistiin osoittimien avulla
Parametrien välitys aliohjelmille joko arvoina tai viitteinä käyttämällä osoittimia
Funktio-osoittimet, jotka mahdollistavat yksinkertaisten jatkumoiden ja ad hoc -polymorfismin käytön
Leksikaalinen muuttujien määrittelyalue (lexical variable scoping)
Tietueet, käyttäjän luomat datatyypit (struct-avainsana) joiden avulla toisiinsa liittyviä muuttujia voidaan käsitellä yhdessä
C-esikääntäjä, jonka avulla voidaan mm. yhdistää useissa tiedostoissa sijaitsevaa lähdekoodia ja määritellä makroja

Yksinkertaisuuden tavoittelun vuoksi C-kielestä puuttuu suora tuki monille muista kielistä löytyville ominaisuuksille. Näitä ovat mm. vahva tyypitys (type safety), roskienkeräys, funktioiden ja operaattoreiden ylikuormitus, tuki säikeille, listojenkäsittely ym. Tosin useimmat näistä ominaisuuksista voidaan ohjelmoida C-kielellä epäsuorasti.

C-kielisen lähdekooditiedoston tunnus on tiedostopääte .c.

Standardit 

Kielen ensimmäinen standardi tunnetaan nimellä K&R C, joka perustuu kirjaan The C Programming Language, jonka Kerninghan ja Ritchie julkaisivat 1978.

Vuonna 1983 ANSI perusti X3J11-komitean standardoimaan C. Standardit koskevat paitsi itse kielen semantiikkaa ja syntaksia, myös eräitä peruskirjastoluokkia, jotka tulevat yleensä kunkin valmistajan toimittaman kääntäjän mukana. Suurin osa standardista perustuu Unix-ympäristössä käytettyyn C:hen, kuitenkin se osa Unixin C-kirjastosta, jota ei voi toteuttaa muissa ympäristöissä siirrettiin IEEE:lle ja siitä tuli osa POSIX-standardia.

ANSI X3.159-1989 julkaistiin 1989 ja tunnetaan myös nimillä ANSI C ja C89. Tähän stadardisoimisprosessiin kului kuusi vuotta. Myös ISO julkaisi saman standardin nimellä ISO/IEC 9899:1990.

C-standardia laajennettiin 1990-luvun lopussa, jolloin syntyi ISO/IEC 9899:1999, joka myös tunnetaan nimellä C99.

ISO standardiversiot:
 ISO/IEC 9899:1990, C90
 ISO/IEC 9899:1999, C99
 ISO/IEC 9899:2011, C11
 ISO/IEC 9899:2018, C18
 tuleva versio on C23

Uusien standardiversioiden julkaisusta huolimatta monet käyttävät edelleen C90-versiota.

Esimerkkiohjelma 

Esimerkkiohjelma, joka kysyy käyttäjältä kaksi lukua ja tulostaa niiden summan.

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    int a, b, c;
    printf("Anna 1. luku:\n");
    scanf("%d", &a);
    printf("Anna 2. luku:\n");
    scanf("%d", &b);
    c = a + b;
    printf("Antamiesi lukujen summa on %d\n", c);
    return 0;
}

Kääntäjät 
Kielelle on kehitetty useita kääntäjäohjelmia. 1980-luvun alussa lähes jokainen kääntäjä perustui Johnsonin PCC-kääntäjään ja vuonna 1985 oli jo useita itsenäisesti kehitettyjä kääntäjiä. Johnsonin lisäksi Alan Snyder kehitti siirrettävää kääntäjää 1970-luvulla.

Lifeboat Associatesin Lattice C oli ensimmäinen C-kääntäjä joka julkaistiin IBM PC:lle.
Microsoft lisensoi Lattice C:n ja julkaisi sen nimellä Microsoft C/C++.
Watcom C ja Borlandin Turbo C tulivat markkinoille 1980-luvun lopussa.

Laajalle levinneisiin kääntäjiin kuuluu GNU-projektin GCC.

CompCert C-kääntäjä on formaalisti verifioitu kääntäjä, joka on tarkoitettu turvakriittisien ja tehtäkriittisien järjestelmien toteutukseen.

Lähteet

Viitteet

Aiheesta muualla

 Suomalainen C-opassarja
 Suomenkielinen Johdanto C-ohjelmointiin (60 ss.)
 Coding Programmer Page / C Library Reference and Examples 
 The syntax of C in Backus-Naur Form 

Seulonnan keskeiset artikkelit
Bell Labs