為什麼現在的操作系統基本上用C語言來實現？

01-04

初學操作系統，產生了這樣的疑問= =
為什麼沒有人用python，java來實現操作系統？
同時如果用C++來實現操作系統有什麼樣的利弊嗎？

因為如果要在開發時間和軟體效率之間取一個平衡點的話，開發操作系統的平衡點就是C語言。

這裡是比較熱門的編程語言排行榜：TIOBE Software: The Coding Standards Company

除了C語言以外，其它語言都不具備某些特性、不夠方便、軟體效率不高。

寫操作系統需要編程語言提供以下幾個特徵：

1、跨平台，不能是只在某個平台下編譯（VB就不行）；

2、必須是編譯型語言（PHP就不行），或者有一個非常高效的解釋器；

3、必須有方便的操作硬體的功能，容易嵌入彙編（Java就不行）；

4、兼容性要好，最好不同編譯器編譯的符號要基本相同，容易鏈接（C++不行，如果放棄Class的話C++基本可以）；

5、編譯器本身最好是由該語言自己完成的（大部分語言的編譯器都是用C/C++寫的）；

6、開發者可以很方便的擴展、改造、或者使用第三方的運行庫（大部分語言的庫都無法修改）；

7、開發者眾多（小眾語言就不行）；

8、該語言開發操作系統的資料要足夠完善。

所以總結下來，C語言是首選。

當然了，不是說其它語言一定不行，只是其它語言開發操作系統時會有各種各樣的不方便的地方，因為有人就用Java+彙編來實現一個操作系統，也不是不可以，只是很麻煩。（參見寫操作系統只能用彙編和C語言？ - 北極的回答）

而由於最早開發操作系統的時候選用了C語言，而且一直延續了下來。不管是習慣還是語言特性，C語言一直都很符合條件，因此沒有必要冒著各種風險換一種語言來開發。

補充，如果使用C++寫操作系統，並不是特別困難。C++的問題在於混合編譯時符號表比較麻煩（VC和GCC生成的全局符號名字不一樣），C++的運行效率略低於C，所以一般沒有人用C++去寫內核。

但是Windows里確實存在著使用C++寫的驅動，也算是屬於操作系統的一部分吧。

貴系3字班正在修操統的來圍觀。。作業請獨立完成。

有人實現過和項目取得商業成功是兩回事。。隨便列舉個X語言（包括並不限於Java/Python/Scheme/Common Lisp....）你都很容易搜到有人寫的OS，因為OS門檻辣么低，你只要實現一張能把本語言REPL跑起來的啟動盤，把字元界面弄出來就可以宣稱自己造了OS啦。。。

因為只有常接觸到的那部分是用C/C++來寫的而已。

Pascal，DoD的Ada都是寫OS的神器啊。（System 7）

（說起來我們操作系統課程的教材都是Pascal-like的代碼耶！

寫一個現代的操作系統的語言至少需要以下特徵：

1. 安全。（想想弱類型+無bound check的C語言吧。

2. 高效。

3. 輕量級的運行時依賴或者沒有運行時依賴。

4. 有（多）個還算可以的（干）爹。

這樣算下來，C++、Rust、去掉GC的D語言這些都是可以的。

當然也可以像Singularity那樣，直接先用黑魔法搭建一個託管的運行時環境，然後開心的用各種語言寫吧。

如果把C++中的以下功能去掉，用C++寫操作系統內核和驅動還是可以的，並且效率不低：

1、STL中的大多數函數（注意，一個語言不僅包括語法特性，也包括庫函數），vector、map、iostream等等統統不能用

2、異常

3、RTTI、虛函數、虛繼承

4、全局變數定義時使用構造函數初始化和終止化

5、C++11中的lambda之類的

不過這時C++還剩什麼呢？

1、靜態類型檢查和自定義的模板

2、類（可以繼承的，有私有和共有）

3、namespace

4、函數重載

5、默認參數

如果你願意割捨那些不能用的，並且完全謹遵這些可以用的，C++還是不錯的，不就閹割一下嘛。那麼在C++中的這些剩下的特性如何被C代替呢？

1、宏和指針的各種技巧

2、宏和結構體的各種技巧

3、宏改變變數名的各種技巧

4、寫的時候小心點，反正出錯了編譯器會報錯

5、宏中嵌套宏的各種技巧

所以C++無非就保留一點C的語法糖，用宏也能實現嘛。一個是用美好的宏的實現，一個是用被閹割後的C++，哪種更好呢？

註：那些去掉的功能也可以保留，就是非常麻煩，例如

1、使用內核C函數或者彙編函數把各種allocator實現了，使用kernel log把iostream實現了，使用。。。

2、正確地在內核中實現一個異常鏈或者棧展開，注意此時有各種中斷、內存缺頁、進程IO，別出錯就行

3、正確地在內核中識別各種RTTI變數、虛表結構、類型信息等原本應該是編譯器和運行時乾的事情（內核中把這些都加進來幹嘛？）

4、這個比較麻煩，得事先定義初始化和終止化究竟是內核跑到哪一步做，然後把這些原本應該是運行時乾的做出來（內核中把這些都加進來幹嘛？）

5、在內核中實現一個lambda的類，解決好各種閉包傳遞問題、閉包分配問題、閉包銷毀問題

麻煩吧？編譯器都不好意思說自己能完全實現C++，居然還要扯進來操作系統。

貴系2字班唯一一個修過操統的來圍觀。。。

如果是貴系同學，稍微有一點不要臉了吧。。。

當然我自己回答這個問題，我回答的答案應該也不是什麼好的回答，只能說是我的知識水平內的回答。

Java/Python不被使用的原因是GC，GC本身涉及內存管理，那麼內存的分配演算法又是拿什麼寫呢？

再說C++，用C++寫是有這樣的嘗試的，而且似乎有很多人都在做。。。

C++吧之前就認識幾個寫玩具操作系統的。。。

C++不好的地方也是在內存管理部分，STL不能簡單地被使用，如果需要使用我猜需要自己寫Allocator吧，但是我覺得似乎使用STL的收益遠小於由此帶來的可維護程度的下降。（因為內核內部都是較為簡單的數據結構，就算是複雜的數據結構一般也要特化以保證效率）

另一方面，C++的OO帶來的開發上面的優勢，不可否認，是有的，但是不算特別多，而且C++命名空間導致的export的名字無法簡單獲取也是問題。（與彙編聯合）

再者說，那些成熟的操作系統都是C++未成熟時候的產物，那個時候大家用慣了C了，也沒有什麼為什麼不用C++，就是歷史遺留問題。。。

寫操作系統內核勢必要接觸底層的東西（比如具體的硬體協議），所以語言不能太高級。

但是又不能如彙編般低級，於是就只能用 C 這個結構化的彙編了。

你一定不知道 Lisp Machine 是什麼鬼

因為效率。

上層語言效率太低了。

因為c語言在執行程序的過程中夠快夠高效。

微軟官方的解釋: C++ for Kernel Mode Drivers: Pros and Cons. 雖然說的是內核驅動，但裡面的建議也適合內核開發。

https://view.officeapps.live.com/op/view.aspx?src=http%3A%2F%2Fdownload.microsoft.com%2Fdownload%2F5%2Fb%2F5%2F5b5bec17-ea71-4653-9539-204a672f11cf%2FKMcode.doc

Android已經轉為C++。

因為要求OS的內核要跨平台，考慮到各種「限制」，所以選擇了C。

訪問地址的能力。