1.2　C语言的早期体验

增加类型系统的主要目的是帮助编译器设计者区分新型PDP-11机器所拥有的不同数据类型，如单精度浮点数、双精度浮点数和字符等。这与其他一些语言（如Pascal）形成了鲜明的对比。在Pascal中，类型系统的目的是保护程序员，防止他们在数据上进行无效的操作。由于设计哲学不同，C语言排斥强类型，它允许程序员在需要时可以在不同类型的对象间赋值。类型系统的加入可以说是事后诸葛，从未在可用性方面进行过认真的评估和严格的测试。时至今日，许多C程序员仍然认为“强类型”只不过是增加了敲击键盘的无用功。

除了类型系统之外，C语言的许多其他特性是为了方便编译器设计者而建立的（为什么不呢？开始几年C语言的主要客户就是那些编译器设计者）。根据编译器设计者的思路而发展形成的语言特性如下所示。

• 数组下标从0而不是1开始。绝大多数人习惯从1而不是0开始计数。编译器设计者则选择从0开始，因为偏移量的概念在他们心中已是根深蒂固。但这种设计让一般人感觉很别扭。尽管我们定义了一个数组a[100]，但千万别往a[100]里存储数据，因为这个数组的合法范围是从a[0]到a[99]。
• C语言的基本数据类型直接与底层硬件相对应。例如，不像Fortran，C语言中不存在内置的复数类型。某种语言要素如果没有得到底层硬件的直接支持，那么编译器设计者就不会在它上面浪费任何精力。C语言一开始并不支持浮点类型，直到硬件系统能够直接支持浮点数之后才增加了对它的支持。
• auto关键字显然是摆设。这个关键字只对创建符号表入口的编译器设计者有意义。它的意思是“在进入程序块时自动进行内存分配”（与全局静态分配或在堆上动态分配相反）。其他程序员不必操心auto关键字，它是缺省的变量内存分配模式。
• 表达式中的数组名可以看作是指针。把数组当作指针简化了很多东西。我们不再需要一种复杂的机制区分它们，把它们传递到一个函数时不必忍受必须复制所有数组内容的低效率。不过，数组和指针并不是在任何情况下都是等效的，更详细的讨论参见第4章。
• float被自动扩展为double。尽管在ANSI C中情况不再如此，但最初浮点数常量的精度都是double型的，所有表达式中的float变量总被自动转换成double。这样做的理由从未公诸于众，但它与PDP-11中浮点数的硬件表示方式有关。首先，在PDP-11或VAX中，从float转换到double的代价非常小，只要在后面增加一个每个位均为0的字即可。如果要转换回来，去掉第二个字就可以了。其次，要知道在某些PDP-11的浮点数硬件表示形式中有一个运算模式位（mode bit），你既可以只进行float的运算，也可以只进行double的运算，但如果想在这两种方式间进行切换，就必须修改这个位来改变运算模式。在早期的UNIX程序中，float用得不是太多，所以把运算模式固定为double是比较方便的，省得编译器设计者去跟踪它的变化。
• 不允许嵌套函数（函数内部包含另一个函数的定义）。这简化了编译器，并稍微提高了C程序的运行时组织结构。具体的机理在第6章中详细描述。
• register关键字。这个关键字能给编译器设计者提供线索，即程序中的哪些变量属于热门（经常被使用），就可以把它们存放到寄存器中。这个设计可以说是一个失误。如果让编译器在使用各个变量时自动处理寄存器的分配工作，显然比一经声明就把这类变量在生命期内始终保留在寄存器里要好。尽管使用register关键字简化了编译器，但却把包袱丢给了程序员。

为了C编译器设计者的方便而建立的其他语言特性还有很多。这本身不是一件坏事，它大大简化了C语言本身，而且通过回避一些复杂的语言要素（如Ada中的泛型和任务，PL/I中的字符串处理，C++中的模板和多重继承），C语言更容易学习和实现，而且效率非常高。

和其他大多数语言不同，C语言有一个漫长的进化过程。在目前这个形式之前，它经历了许多中间状态。它历经多年，从一个实用工具进化为一种经过大量试验和测试的语言。第一个C编译器大约出现在1970年。时光荏苒，作为它的根基的UNIX系统得到了广泛使用，C语言也随之茁壮成长。它对直接由硬件支持的底层操作的强调，带来了极高的效率和移植性，反过来也帮助UNIX获得了巨大的成功。