C ist eine imperative und prozedurale Programmiersprache, die der Informatiker Dennis Ritchie in den frühen 1970er Jahren an den Bell Laboratories entwickelte. Seitdem ist sie eine der am weitesten verbreiteten Programmiersprachen.

Die Anwendungsbereiche von C sind sehr verschieden. Sie wird zur System- und Anwendungsprogrammierung eingesetzt. Die grundlegenden Programme aller Unix-Systeme und die Systemkernel vieler Betriebssysteme sind in C programmiert. Zahlreiche Sprachen, wie C++, Objective-C, C#, D, Java, JavaScript, LSL, PHP, Vala oder Perl, orientieren sich an der Syntax und anderen Eigenschaften von C.

C ist eine Programmiersprache, die auf fast allen Computersystemen zur Verfügung steht. Um den Wildwuchs zahlreicher Dialekte einzudämmen, wurde C mehrfach standardisiert (C89/C90, C99, C11). Abgesehen vom 8/16-bit-Mikrocontrollerbereich, wo eigene Dialekte existieren, sind die meisten aktuellen PC-/Server-Implementierungen wie auch aktuelle Mikrocontroller (gcc als C-Compiler!) eng an den Standard angelehnt; eine vollständige Implementierung aktueller Standards ist aber selten. In den meisten C-Systemen mit Laufzeitumgebung steht auch die genormte C-Standard-Bibliothek zur Verfügung. Dadurch können C-Programme, die keine sehr hardwarenahe Programmierung enthalten, in der Regel gut auf andere Zielsysteme portiert werden.

Das Normungsgremium von C ist die ISO/IEC – Arbeitsgruppe JTC1/SC22/WG14 – C, kurz als WG14 bekannt. Die nationalen Standardisierungsorganisationen übernehmen die Veröffentlichungen des internationalen Standards in an ihre Bedürfnisse angepasster Form.

Trotz des eher hohen Alters ist die Sprache C auch heute weit verbreitet und wird sowohl im Hochschulbereich als auch in der Industrie und im Open-Source-Bereich verwendet.^[10]

C ist case-sensitiv.

Außerdem besitzt C eine sehr kleine Menge an Schlüsselwörtern. Die Anzahl der Schlüsselwörter ist so gering, weil fast alle Aufgaben, welche in anderen Sprachen über eigene Schlüsselwörter realisiert werden, über Funktionen der C-Standard-Bibliothek realisiert werden (zum Beispiel die Ein- und Ausgabe über Konsole oder Dateien, dynamische Speicherverwaltung usw.).

In C89 gibt es 32 Schlüsselwörter:

Die C-Standard-Bibliothek ist integraler Bestandteil einer gehosteten (engl. hosted) C-Implementierung. Sie enthält unter anderem Makros und Funktionen, die mittels der Standard-Header-Datei verfügbar gemacht werden. Auf freistehenden (englisch freestanding) Implementationen dagegen kann der Umfang der Standardbibliothek eingeschränkt sein.

Die Standardbibliothek ist aufgeteilt in mehrere Standard-Header-Dateien, die hinzugelinkte Bibliothek ist jedoch oft eine einzige große Datei.

• „Gehostet“: C-Compiler und Programm befinden sich in einer Betriebssystem-Umgebung, welche übliche Dienste bietet (z. B. ein Dateisystem, textuelle Ein- und Ausgabekanäle, Speichermanagement).
• „Freistehend“: Das C-Programm läuft nicht unter einem Betriebssystem, sondern muss alle Gerätefunktionen selbst implementieren. Häufig stehen dennoch zumindest einige Bibliotheken vorab zur Verfügung. Hier finden häufig Cross-Compiler (auch „Target-Compiler“) Verwendung.

Eine Modularisierung in C erfolgt auf Dateiebene. Eine Datei bildet eine Übersetzungseinheit; intern benötigte Funktionen und Variablen können so vor anderen Dateien verborgen werden. Die Bekanntgabe der öffentlichen Funktionsschnittstellen erfolgt mit sogenannten Header-Dateien. Damit verfügt C über ein schwach ausgeprägtes Modulkonzept.^[13][14]

Das globale Sprachdesign sieht vor, dass ein Programm aus mehreren Modulen bestehen kann. Für jedes Modul existiert eine Quellcode-Datei (mit der Endung .c) und eine Header-Datei (mit der Endung .h). Die Quellcode-Datei enthält im Wesentlichen die Implementierung, die Header-Datei das Interface nach außen. Beide Dateien konsistent zu halten, ist bei C (wie auch bei C++, aber nicht mehr in C#) Aufgabe des Programmierers.

Module, die Funktionen aus anderen Modulen benutzen, inkludieren deren Header-Dateien und geben dem Compiler damit die notwendigen Informationen über die vorhandenen Funktionen, Aufrufkonventionen, Typen und Konstanten.

Jedes Modul kann für sich übersetzt werden und erzeugt eine Object-Datei. Mehrere Object-Dateien können zu einer Bibliothek zusammengefasst oder einzeln verwendet werden.

Mehrere Object-Dateien sowie Bibliotheken (die auch nur eine Sammlung von Objekt-Dateien sind) können mittels Linker (deutsch: Binder) zu einem ausführbaren Programm gebunden werden.

Undefiniertes Verhalten (undefined behavior) ist nach der Definition des C-Standards „Verhalten bei Verwendung eines nicht portablen oder fehlerhaften Programmkonstrukts oder von fehlerhaften Daten, an die diese internationale Norm keine Anforderungen stellt“. Dies kann beispielsweise die Dereferenzierung eines Nullzeigers, die Division durch Null, der Zugriff auf Variablen durch Zeiger eines falschen Typs oder ein Überlauf bei vorzeichenbehafteten Ganzzahlen sein.^[15] Unter der Annahme, dass undefiniertes Verhalten in einem korrekten Programm nicht vorkommt, optimieren bestimmte Compiler solche Konstrukte^[16] in einer Weise, die das beobachtbare Verhalten verändern kann, etwa durch Entfernen von Code, der als nicht erreichbar eingestuft wird.

Allgemein kann diese Art der Optimierung dazu führen, dass getestete Programme mit anderen Optimierungsstufen oder neueren Compilerversionen fehlerhaftes Verhalten zeigen. Dieses Compilerverhalten wird teilweise kontrovers diskutiert. Auch kann in der hardwarenahen Programmierung mit C die Verwendung von z. B. Überläufen oder uninitialisierten Variablen zur Laufzeitoptimierung des Codes genutzt werden.^[17] Geht der Compiler z. B. bei einer Schleife

  for (int i=n; i<n+10; i++)

davon aus, dass kein Überlauf auftritt und sie daher höchstens zehnmal durchlaufen wird, kann dies ihn dazu veranlassen, eine vorherige Überprüfung auf Überlauf

  if (n < n + 10)

als unnötigen Code entfernen. Solche Optimierungen können ihrerseits zu unerwünschtem Verhalten einschließlich registrierter Sicherheitslücken führen (siehe z. B.: CVE) führen.^[18]

Am weitesten verbreitet ist der seit 1987 bestehende freie C-Compiler der GNU Compiler Collection. Unter Windows ist auch der seit 1993 entwickelte Compiler Visual C++ weit verbreitet. Neben diesen beiden stehen zahlreiche weitere Compiler zur Verfügung.

Da es in C vergleichsweise wenige Schlüsselwörter gibt, ergibt sich der Vorteil eines sehr einfachen, kleinen Compilers. Auf neuen Computersystemen ist C deshalb oft die erste verfügbare Programmiersprache (nach Maschinencode und Assembler).

Die Programmiersprache C wurde mit dem Ziel entwickelt, eine echte Sprachabstraktion zur Assemblersprache zu implementieren. Es sollte eine direkte Zuordnung zu wenigen Maschineninstruktionen geben, um die Abhängigkeit von einer Laufzeitumgebung zu minimieren. Als Resultat dieses Designs ist es möglich, C-Code auf einer sehr hardwarenahen Ebene zu schreiben, analog zu Assemblerbefehlen. Die Portierung eines C-Compilers auf eine neue Prozessorplattform ist, verglichen mit anderen Sprachen, wenig aufwendig. Beispielsweise ist der freie GNU-C-Compiler (gcc) für eine Vielzahl unterschiedlicher Prozessoren und Betriebssysteme verfügbar. Für den Entwickler bedeutet das, dass unabhängig von der Zielplattform fast immer auch ein C-Compiler existiert. C unterstützt damit wesentlich die Portierbarkeit von Programmen, sofern der Programmierer auf Assemblerteile im Quelltext und/oder hardwarespezifische C-Konstrukte verzichten kann. In der Mikrocontroller-Programmierung ist C die mit Abstand am häufigsten verwendete Hochsprache.

Konzeptionell ist C auf eine einfache Kompilierbarkeit der Quelltexte und für den schnellen Ablauf des Programmcodes ausgelegt. Die Compiler erzeugen in der Regel aber nur wenig Code zur Gewährleistung der Datensicherheit und Betriebssicherheit während der Laufzeit der Programme. Daher wird zunehmend versucht, diese Mängel durch formale Verifikation aufzudecken und zu korrigieren beziehungsweise durch zusätzliche vom Programmierer zu erstellende Quelltexte zu beheben.^[19][20][21]

C schränkt direkte Speicherzugriffe kaum ein. Dadurch kann der Compiler (anders als zum Beispiel in Pascal) nur sehr eingeschränkt bei der Fehlersuche helfen. Aus diesem Grund ist C für sicherheitskritische Anwendungen (Medizintechnik, Verkehrsleittechnik, Raumfahrt) weniger geeignet. Wenn in diesen Bereichen dennoch C eingesetzt wird, so wird in der Regel versucht, die Qualität der erstellten Programme durch zusätzliche Prüfungen wie Softwaretests mit hoher Testabdeckung zu erhöhen.

C enthält einige sicherheitskritische Funktionen; so überschreibt zum Beispiel gets(), in alten Standards eine Funktion der Standardbibliothek, fremde Speicherbereiche (Pufferüberlauf), wenn es auf eine unpassende (zu lange) Eingabe stößt. Der Fehler ist innerhalb von C weder bemerk- noch abfangbar. Um den großen Vorteil von C – die Existenz zahlreicher älterer Quellcodes – nicht zu verlieren, unterstützen auch aktuelle Implementierungen weiterhin diese und ähnliche Funktionen, warnen jedoch in der Regel, wenn sie beim Übersetzen im Quelltext benutzt werden. gets() wurde mit C11 endgültig aus der Sprachspezifikation entfernt.^[22]

C ist nicht typsicher,^[23] da verschiedene Datentypen zuweisungskompatibel gehandhabt werden können.^[24]

Einführungen

• Helmut Erlenkötter: C. Programmieren von Anfang an. 22. Auflage. Rowohlt, Reinbek bei Hamburg 2015, ISBN 978-3-499-60074-6.
• Joachim Goll: C als erste Programmiersprache. Mit den Konzepten von C11. 8., überarbeitete und erweiterte Auflage. Springer Vieweg, Wiesbaden 2014, ISBN 978-3-8348-1858-4.
• Robert Klima, Siegfried Selberherr: Programmieren in C. 3. Auflage. Springer, Wien 2010, ISBN 978-3-7091-0392-0.
• Peter Prinz, Ulla Kirch: C. Lernen und professionell anwenden. 3. Auflage. mitp, Heidelberg 2013, ISBN 978-3-8266-9504-9.
• Thomas Theis: Einstieg in C. Für Programmiereinsteiger geeignet. 3. Auflage. Rheinwerk, Bonn 2020, ISBN 978-3-8362-7569-9.
• Jürgen Wolf, René Krooß: Grundkurs C. 4., aktualisierte und überarbeitete Auflage. Rheinwerk, Bonn 2024, ISBN 978-3-367-10440-6.

Fortgeschritten

• Andrew Koenig: Der C-Experte: Programmieren ohne Pannen. Addison-Wesley, 1989, ISBN 3-89319-233-6 (deutsche Übersetzung von: C Traps and Pitfalls. Addison-Wesley, 1989.)
• Peter van der Linden: Expert-C-Programmierung. Verlag Heinz Heise, 1995, ISBN 3-88229-047-1 (deutsche Übersetzung von: Expert C Programming. Prentice Hall, 1994.)

Handbücher

• Rolf Isernhagen, Hartmut Helmke: Softwaretechnik in C und C++. Das Kompendium. Modulare, objektorientierte und generische Programmierung. ISO-C90, ISO-C99, ISO-C++98, MS-C++.NET. 4., vollständig überarbeitete Auflage, Hanser, München/Wien 2004, ISBN 3-446-22715-6.
• Jürgen Wolf, René Krooß: C von A bis Z. Das umfassende Handbuch. 5. aktualisierte und erweiterte Auflage, Rheinwerk, Bonn 2023, ISBN 978-3-8362-9504-8.

K&R C

• Brian Kernighan, Dennis Ritchie: The C Programming Language. Prentice Hall, Englewood Cliffs NJ 1978, ISBN 0-13-110163-3. (Deutsche Übersetzung: Brian Kernighan, Dennis Ritchie: Programmieren in C. Mit dem reference manual in deutscher Sprache. Hanser, München/Wien 1983)

K&R2

• Brian Kernighan, Dennis Ritchie: The C Programming Language. 2. Auflage. Prentice Hall, Englewood Cliffs NJ 1988, ISBN 0-13-110362-8 (Deutsche Übersetzung: Brian Kernighan, Dennis Ritchie: Programmieren in C. Mit dem C-Reference Manual in deutscher Sprache. 2. Auflage. Hanser, München / Wien 1990, ISBN 3-446-15497-3)

Commons: C – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wikibooks: C-Programmierung – Lern- und Lehrmaterialien

Wikibooks: Programmieren in C/C++ – Lern- und Lehrmaterialien

• C-Sprachübersicht (sowie Vergleich mit BASIC). eriedel.info
• Coding Programmer Page / C Library Reference and Examples. code-reference.com (englisch).
• C Library Reference and Examples (more formal). cppreference.com (englisch).
• David Straker: C Style: Standards and Guidelines. syque.com; 1991 erschienenes Buch (englisch).
• Mike Banahan, Declan Brady, Mark Doran: The C Book. gbdirect.co.uk, 1991 (englisch).
• Einfaches C-Tutorial für Einsteiger. clc-wiki.net (englisch).