为什么C语言被用作操作系统的主要编程语言？

Question

我想知道为什么编程语言C被用来为操作系统编程。与其他语言相比，它在操作系统开发方面有什么优势？

Answer 1

C是最像机器代码的语言，同时仍然保持了不同体系结构之间的可移植性。

以下是C语言的一些特性，这些特性在许多其他语言中是不存在的，这些特性使它适合于OS开发：

• 直接内存访问。内存管理留给程序员，因此在OS开发中是一个优势，在OS开发中，几乎所有有用的事情都涉及到直接操作RAM的区域。例子包括内存映射IO，DMA控制器，页表等。如果这些东西不能直接用C结构表示，至少可以用C指针来访问。
• 没有运行时依赖。与C++、Java、C#和其他语言不同，C语言完全没有运行时依赖关系。它不需要内存管理器，也不需要进程管理，它唯一的运行时依赖项就是调用main()函数。这意味着您可以编写直接在硬件上运行的C程序，而不需要某种内存管理器或输入或输出层。这当然意味着你必须实现你自己的，但与其他语言不同的是，这是可能的。许多标准库不需要操作系统(例如字符串.h)，而那些需要操作系统的部分可以由程序员在OS development.
• Efficient字节级操作中最低限度地实现。C非常适合有效的字节级操作。也就是说，将数据复制到不同的区域，翻转比特，并处理少量的数据。虽然这对程序员来说比较繁琐，但它在内存的使用和处理时间方面都要高效得多，这在操作系统中是必不可少的。
• All C代码直接1对1翻译成易于理解的机器码。因此，C没有内置像树或哈希表这样的复杂数据结构。这必须由程序员实现，这背后的前提是程序员应该能够看到任何C代码，并确切地知道它在硬件中做了什么。这在其他语言中是不会发生的，比如Python，它有像"Dictionary“这样的数据类型，它的后端实现不一定是程序员知道的。C(和UNIX)的哲学是程序员比语言更了解，这使得它非常适合于操作系统和系统开发中的微调细节，但明显的缺点是没有内置方便的结构。

Answer 2

作为一种中级语言，C提供了高级结构，同时仍然提供了更接近汇编语言的低级细节，从而更接近于系统。正因为如此，在操作系统开发中使用C语言相当容易。这是它最常用的主要原因之一:因为C编程语言最初是为系统级和嵌入式软件开发而设计的。