C (linguaggio): per cosa si usa e mini tutorial

Cos’è C?

C è un linguaggio di programmazione di basso livello, imperativo e strutturato, molto usato per lo sviluppo di software di sistema e applicazioni che richiedono prestazioni elevate, come sistemi operativi e driver di dispositivo.

C è apprezzato per la sua straordinaria efficienza, flessibilità e la capacità di gestire le risorse hardware con precisione.

Essendo un linguaggio di programmazione di basso livello, è fondamentale nello sviluppo di software di sistema, come sistemi operativi e driver, così come nelle applicazioni che richiedono alte prestazioni.

Con il suo design semplice ma estremamente efficace, C consente ai programmatori di avere un controllo diretto e approfondito sull’hardware, rendendolo uno strumento indispensabile nella programmazione moderna.

Questo linguaggio di programmazione fu sviluppato nei primi anni ’70 da Dennis Ritchie presso i Bell Labs, come evoluzione del linguaggio B. Fu creato per essere utilizzato con il nascente sistema operativo UNIX, anch’esso sviluppato nei Bell Labs.

La prima versione ufficiale del linguaggio C, documentata nel libro “The C Programming Language”, fu denominata K&R C, dal nome dei due autori Brian Kernighan e Dennis Ritchie.

Da allora C è passato attraverso diverse versioni significative. L’ANSI C, standardizzato nel 1989 e adottato con la sigla C89/C90 dall’ISO (International Organization for Standardization), ha introdotto importanti novità come prototipi di funzione e miglioramenti nella gestione degli errori.

Seguì il C99 nel 1999, che aggiunse commenti in stile C++, tipi booleani e funzionalità per l’internazionalizzazione.

Il C11, arrivato nel 2011, ha implementato il supporto per il multithreading e migliorato la sicurezza e la programmazione a basso livello.

Infine, il C18 del 2018 ha ulteriormente facilitato la correzione di errori e la manutenzione.

A partire dal lontano 1978, C ha guadagnato rapidamente popolarità per la sua efficienza e portabilità, diventando uno standard de facto nel mondo della programmazione.

La sua sintassi influenzò molti altri linguaggi successivi, come C++, Java e C#.

Oggi il linguaggio C è utilizzato sia in ambito aziendale che accademico.

A cosa serve C?

Il linguaggio di programmazione C serve per diversi scopi, tra cui:

• Sviluppo di Sistemi Operativi. Uno dei principali utilizzi di questo linguaggio è la creazione e manutenzione di sistemi operativi, come il kernel di Linux.
• Software di sistema e firmware. Questo linguaggio è fondamentale per sviluppare software che interagisce direttamente con l’hardware, come compilatori, linker e driver di dispositivo.
• Applicazioni embedded. In sistemi con risorse hardware limitate o requisiti di tempo reale, C è spesso la scelta preferita per il suo basso consumo di risorse e alta efficienza. E’ possibile che il software della nostra lavatrice moderna sia stato scritto proprio in questo linguaggio!
• Giochi e grafica. Molti motori di gioco e applicazioni grafiche che richiedono alte performance sono scritti in questo linguaggio.
• Librerie e framework. Questo linguaggio viene utilizzato per sviluppare librerie di funzioni che possono essere utilizzate in altri linguaggi di programmazione.
• Simulazioni e calcolo scientifico. Utilissimo laddove sono richieste performance elevate, ad esempio per simulare modelli scientifici.
• Base per altri linguaggi. Molti linguaggi moderni, come C++, C# e Objective-C, sono derivati dal C e ne incorporano molte delle sue caratteristiche fondamentali.

Le particolarità del linguaggio C

Il linguaggio C si distingue per diverse caratteristiche uniche, ecco le più rilevanti:

• Presenza di funzioni fondamentali come main, printf, e scanf, essenziali per creare e gestire i programmi di base.
• Tipi di dati versatili, come int, char, float, e double, per avere flessibilità nella definizione e nella gestione dei dati.
• Operatori aritmetici e logici, come +, –, *, /, e %, che consentono di eseguire calcoli e operazioni logiche.
• Controllo diretto della memoria, con l’uso malloc e free, che riflette la capacità di C di operare a un livello vicino all’hardware per un controllo dettagliato della memoria.
• Puntatori, per una gestione avanzata della della memoria.
• Gestione di array e stringhe, per avere grande flessibilità nella gestione dei dati.
• Strutture e Union per dati Complessi, per semplificare la gestione di informazioni complesse.
• Preprocessore per la gestione delle dipendenze, con direttive come #include e #define, utili anche per la definizione di costanti.
• Librerie standard, come stdio.h, stdlib.h, e string.h, che ampliano le sue capacità con funzioni specifiche.
• Funzioni di Input/Output di File, con strumenti come fopen e fclose, per la gestione efficiente di file e dati.

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Linguaggio C: chi possiede questa competenza

Le figure professionali dell’IT che utilizzano C sono specializzate nell’ambito dello sviluppo software:

• Software Engineer. Questi professionisti sviluppano software che gestisce le risorse hardware, come compilatori, linker, e driver.
• PLC Developer. Lavorano con sistemi integrati o microcontrollori e utilizzano questo linguaggio per scrivere codice che è efficiente in termini di risorse.
• Embedded Software Engineer. Si occupano di programmare soluzioni integrate software ed hardware.
• Data Scientist. Anche se non è comune, alcuni data scientist utilizzano questo linguaggio per le simulazioni e il calcolo scientifico per aumentare la performance.
• Game Developer. Molti sviluppatori di giochi utilizzano C o C++ per la realizzazione di motori di gioco ad alte prestazioni.
• Back End Developer. Anche se meno comune rispetto ad altri linguaggi, C è ancora utilizzato per sviluppare algoritmi ad alte prestazioni.

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Mini tutorial

Passare dalla teoria alla pratica in tempi rapidi porta sempre ad una certa soddisfazione. Vogliamo provare a scrivere e a far “girare” il nostro primo programma scritto in C?

Bene, vediamo uno degli esercizi più semplici, ma non banale, ossia il codice che serve per far elencare da un elaboratore i numeri primi da 1 fino ad un numero a nostro piacimento. Ricordiamo che i numeri primi sono quei numeri naturali che sono divisibili solo per se stessi e per l’unità (2, 3, 5, 7, 11, …).

Il codice C per questo scopo è il seguente:

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

// Funzione per verificare se un numero è primo
bool isPrime(int n) {
    if (n <= 1) return false;  // 0 e 1 non sono numeri primi
    for (int i = 2; i * i <= n; i++) { //Scorro i numeri
        if (n % i == 0) return false;  // Trovato un divisore
    }
    return true;
}

int main() {
    int limit;
    printf("Inserisci il limite per la ricerca di numeri primi: ");
    scanf("%d", &limit);

    printf("Numeri primi fino a %d sono:\n", limit);

    // Loop per controllare la primalità di ogni numero fino a 'limit'
    for (int i = 2; i <= limit; i++) {
        if (isPrime(i)) {
            printf("%d ", i);
        }
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

Per verificarne subito il funzionamento possiamo fare copia e incolla di questo codice in un compilatore, utilizzandone uno scaricato sulla propria macchina, oppure utilizzando un compilatore C online (attenzione a copiare solo il codice, senza i numeri di riga). Ha funzionato? Bella soddisfazione, eh??

C: breve spiegazione del codice

1. Righe 1 e 2. Includo le librerie necessarie, stdio.h per poter scrivere testo a schermo, stdbool.h per usare variabili booleane (vero/falso).
2. Righe dalla 5 alla 11. Definisco la funzione isPrime che controlla se un dato numero n è primo o meno. In pratica tramite un ciclo for scorro tutti i numeri da 2 fino a quando il quadrato del numero è maggiore di n (non esistono divisori maggiori della radice quadrata di un dato numero) e provo a verificare se sono divisori. A tal fine utilizzo l’operatore % che calcola il resto della divisione (se è zero è divisore). Se il numero è primo, la funzione isPrime restituisce il valore true (vero), altrimenti false.
3. Riga 13. L’elaboratore inizia sempre ad eseguire il codice C dalla funziona main, che conterrà il corpo principale della procedura.
4. Riga 14. Definisco una variabile intera denominata limit, ossia una sorta di “cassettino” in memoria nella quale verrà memorizzato il valore inserito dall’utente, il numero limite entro in quale elencare i numeri primi.
5. Righe 15 e 16. Chiedo all’utente di inserire il limite fino al quale cercare i numeri primi.
6. Riga 21. Utilizzo un ciclo for per passare attraverso tutti i numeri fino al limite e chiamare la funzione isPrime su ciascuno di essi.
7. Righe 22 e 23. Se il numero è primo, lo scrivo a schermo.

FAQ

Roberto Di Bartolomeo

Roberto Di Bartolomeo ha maturato una lunga esperienza professionale in ambito IT ed Organizzazione, rivestendo ruoli dirigenziali di CIO in grandi aziende nelle industries servizi HR, banking e pubblica amministrazione. Ingegnere elettronico, ha speso i primi anni della sua carriera in una società di consulenza internazionale ed ha conseguito un master alla Bocconi di Milano. E’ partner di EgoValeo e consulente per la Digital Transformation.