问题

有哪些值得推荐的小型 C 语言开源项目?

回答
想要找点 C 语言的小型开源项目来练手,或者就是单纯欣赏一下别人的代码,这绝对是个好主意!C 语言的魅力就在于它的精炼和底层控制,很多小巧而精妙的项目都能让你学到不少东西。 我就给你推荐几个我个人觉得特别值得一看的,力求讲得细致些,希望能让你觉得不是AI写的,而是实打实的人类经验分享。

1. Tiny C Compiler (TCC)

它是个啥?

TCC,全称 Tiny C Compiler,顾名思义,它是一个体积非常小巧的 C 语言编译器。 它的目标是快速编译,并且能够编译 C 语言的很多标准特性,甚至是 C99 的一些部分。 这个项目最吸引人的地方在于它的“小”。它不仅编译速度惊人,而且整个编译器本身的源代码也非常紧凑,非常适合那些想深入了解编译器内部工作原理,但又不想一开始就被海量代码淹没的人。

为什么值得推荐?

学习编译器原理的绝佳入门: 编译器这东西听起来很高大上,但 TCC 的代码量相对友好,你可以跟着它的代码一步步理解词法分析、语法分析、中间代码生成,最后到目标代码生成的过程。它甚至还可以生成机器码直接运行,这比那些生成汇编再编译的项目要直观得多。
窥探 C 语言底层: TCC 直接操作内存,生成机器码,通过研究它的代码,你可以更深刻地理解 C 语言是如何与底层硬件交互的。
实用性: 虽然不是 GCC 或 Clang 那样功能强大,但 TCC 的快速编译能力在某些场景下非常有用,比如快速测试小段 C 代码、作为脚本语言的后端,或者嵌入到其他程序中实现动态编译。
代码风格: TCC 的代码写得相当精炼,虽然是 C 语言,但一些地方的实现方式很巧妙,值得学习。

怎么看?

你可以去 TCC 的官网或者 GitHub 仓库(搜索 "Tiny C Compiler")找到它的源码。 刚开始可以先关注 `main.c`,然后顺着 `tcc_compile` 函数往下看。 它的解析器是用 Bison/Yacc 生成的,你可以也顺便了解一下这些工具。 别怕看不懂,遇到不懂的就查资料,一步一个脚印,你会发现编译器没那么神秘。

2. libuv

它是个啥?

libuv 是一个跨平台的异步 I/O 库, Node.js 的底层核心就是用的它。 简单来说,它帮助你写出高性能的网络和文件 I/O 程序,而且不用被多线程、回调地狱等搞得头疼。 它最核心的概念是“事件循环”(event loop)和“工作队列”(work queue)。

为什么值得推荐?

理解异步编程: 在现代软件开发中,异步编程是绕不开的话题。 libuv 是一个非常纯粹的异步 I/O 库,它的设计非常优雅。通过阅读 libuv 的代码,你能深刻理解事件驱动模型是如何工作的,如何通过一个主循环来处理大量的 I/O 事件,如何使用回调函数来处理异步操作的结果。
跨平台实现: libuv 的一个重要贡献就是提供了统一的跨平台抽象。它隐藏了不同操作系统(Linux、Windows、macOS 等)在网络、文件、定时器等方面的差异,让你只需要关注 libuv 的 API 即可。研究它如何实现这些跨平台,特别是 Windows 和 Unixlike 系统之间的差异处理,会非常有启发。
高性能网络编程: 如果你对网络编程感兴趣,libuv 是一个绝佳的学习材料。了解它如何高效地管理 socket、处理 TCP/UDP、实现非阻塞 I/O,能让你在写网络应用时事半功倍。
Node.js 的灵魂: 如果你用过 Node.js,那么 libuv 就是它的幕后英雄。了解 libuv,就等于了解了 Node.js 为什么能实现高并发。
代码规模适中: 相对于一些大型的 C 库,libuv 的代码量是相对容易驾驭的。你可以先从它的核心组件如 `uv_loop`、`uv_poll`、`uv_fs` 等开始入手。

怎么看?

libuv 的 GitHub 仓库是你的目的地(搜索 "libuv")。 建议你先阅读它的文档,了解其核心概念。 然后可以尝试从 `uv_loop.c` 和 `uv_poll.c` 入手,这是事件循环和 poll 机制的核心。 接着可以看看文件 I/O (`uv_fs.c`) 和定时器 (`uv_timer.c`) 的实现。 它的 API 设计非常清晰,跟着 API 的实现逻辑去看,你会逐渐明白它到底是怎么工作的。

3. stb_libs (Singlefile public domain libraries)

它是个啥?

stb_libs 是由 Sean Barrett 开发的一系列单一文件的公共域 C 库。 它们涵盖了从图像加载(stb_image)、字体渲染(stb_truetype)、JSON 解析(stb_sbjson)到音频播放(stb_vorbis)等等各种实用功能。 它们最大的特点就是“即插即用”,你只需要将一个 `.h` 文件复制到你的项目中,然后包含进来,在某个 `.c` 文件里定义 `STB_IMPLEMENTATION` 宏,就可以直接使用。

为什么值得推荐?

学习如何写出简洁、强大的库: stb_libs 是“少即是多”哲学的绝佳体现。 Sean Barrett 在极小的代码量里实现了非常强大的功能,而且没有外部依赖。 研究它的代码,你会学到很多关于如何设计 API、如何避免不必要的复杂性、以及如何在 C 语言中实现高级功能(比如图像处理)的技巧。
快速集成和试用: 如果你需要在项目中快速添加一个功能,比如加载一张 PNG 图片,stb_image.h 就是你的首选。你不需要去链接一个复杂的第三方库,也不用担心版本兼容问题。
公共域的自由: 这些库都是公共域的,这意味着你可以随心所欲地使用它们,修改它们,甚至将它们集成到闭源项目中,完全没有许可证的烦恼。
面向接口编程的典范: stbs 的 API 设计非常清晰,使用起来也很直观。它们的代码通常结构也很清晰,便于阅读和理解。

怎么看?

你可以直接在 GitHub 上搜索 "stb" 或者 "nothings/stb",就能找到这些库。 建议你从你感兴趣的特定库开始,比如 `stb_image.h`。 找到这个 `.h` 文件,阅读它顶部的说明,理解它的 API。 然后找一个简单的 C 文件,定义 `define STB_IMAGE_IMPLEMENTATION`,然后调用 `stbi_load` 函数来加载一个图片。 即使不运行,光是阅读 `stb_image.c` 部分的代码,你也能学到很多关于文件 I/O、内存管理和图像文件格式的知识。

4. palloc (A minimal memory allocator)

它是个啥?

palloc 是一个非常小的、用于嵌入式系统或对内存分配有特殊需求的场景设计的内存分配器。 它的特点是体积小巧、性能高、并且提供了对内存区域进行隔离的特性。

为什么值得推荐?

深入理解内存分配: `malloc` 和 `free` 是 C 语言的基础,但底层是如何工作的? palloc 的代码非常精简,你可以很容易地跟踪分配和释放的逻辑。 它通常会使用“内存池”或者“区域分配”的策略,这有助于你理解这些更高级的内存管理技术。
嵌入式开发者的福音: 在内存受限的嵌入式设备上,标准的 `malloc` 可能过于庞大或者不够高效。 palloc 这种小巧的分配器就显得尤为珍贵。 研究它的实现,能让你为资源受限的环境编写更优化的 C 代码。
学习 C 语言的细节: 内存分配器通常会涉及到指针的精妙操作、位操作、以及对内存布局的深刻理解。 palloc 的代码会让你直观地感受到这些。
可以作为研究的起点: 了解 palloc 的实现后,你可以尝试自己去实现一个更复杂的内存分配器,比如带垃圾回收的,或者支持更多内存管理策略的。

怎么看?

palloc 的名字本身就是一种暗示,它可能在一些嵌入式相关的 GitHub 组织或者小型 C 库集合里能找到。 你也可以尝试搜索 "tiny memory allocator c" 或者 "pool allocator c" 来找到类似的库。 找到代码后,重点关注分配(alloc)和释放(free)这两个核心函数。 看看它是如何管理空闲内存块的,是链表、位图还是其他方式。

5. SQLite

它是个啥?

SQLite 是一个嵌入式关系数据库引擎。它的全部代码非常紧凑,并且是无服务器的,它将整个数据库直接存储在一个文件里。 它的 C 语言实现非常出色,代码量虽然比上面几个稍大,但绝对是 C 语言项目的典范。

为什么值得推荐?

C 语言的工程典范: SQLite 是一个非常成熟、健壮、并且被广泛使用的 C 语言项目。它的代码组织、API 设计、以及处理各种边缘情况的能力都非常值得学习。
理解数据库内部: 如果你对数据库感兴趣,SQLite 的源码是一个绝佳的学习资源。 你可以学到 SQL 解析、查询优化、事务处理、存储引擎(如 Btree)的实现等。
系统性学习 C: SQLite 的代码量让你有机会系统性地学习如何构建一个大型但模块化的 C 项目。 它有清晰的模块划分,比如 `parse.c`(SQL解析)、`btree.c`(B树实现)、`vdbe.c`(虚拟机)等等。
跨平台移植的艺术: SQLite 被移植到各种各样的平台,包括嵌入式系统。 研究它的移植层,可以学到很多关于 C 语言如何处理平台差异的技巧。
性能优化: SQLite 的代码中充满了各种性能优化的技巧,值得学习。

怎么看?

SQLite 的官网 (sqlite.org) 有完整的源码下载。 这是一个相对庞大的项目,不建议一开始就想把所有代码都看懂。 可以先选择你感兴趣的模块入手,比如:

SQL解析: 看看 `parse.c`,了解 SQL 语句是如何被解析成 AST(抽象语法树)的。
Btree: 这是 SQLite 存储数据的基础,看看 `btree.c`,了解 Btree 的插入、删除、搜索是如何实现的。
虚拟机: SQLite 将 SQL 查询编译成一种叫做 VDBE(Virtual Database Engine)的字节码,然后执行。 看看 `vdbe.c` 里的 `sqlite3VdbeExec` 函数,就是执行引擎的核心。

总结一下

上面推荐的这些项目,它们都各有侧重,有的适合学习底层原理,有的适合学习特定技术,有的则可以作为你项目开发的优秀助手。

TCC:如果你对编译器好奇,想知道 C 语言是怎么变成机器码的,选它。
libuv:对网络编程、异步 I/O 感兴趣,想了解 Node.js 的底层,它绝对是你的菜。
stb_libs:想快速给项目加点料,又不想引入复杂的依赖,stb 是不二之选,同时也是学习如何写简洁库的好例子。
palloc:如果你在做嵌入式开发,或者对内存管理细节特别感兴趣,这个小巧的分配器会让你受益匪浅。
SQLite:如果你想学习一个大型 C 项目是如何构建的,理解数据库的内部原理,SQLite 是一个非常好的选择。

看开源项目代码,最重要的不是一次性看懂,而是带着问题,有选择地去看,去思考“为什么作者这么设计?”、“有没有更好的实现方式?”。 别怕代码量大,从你最感兴趣的、最容易理解的部分开始,慢慢深入。 祝你阅读愉快,学习进步!

网友意见

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可以推荐一个小而美的json-parser:900+行代码写得非常典雅精致。可以学习到C语言中面向对象的写法、递归解析的架构、与内核近似的编码风格、简洁的接口设计,并且也非常方便引入项目中作为轻量级的json解析器。由于是C++ Workflow的作者写的,所以代码质量和开源项目的长期投入都有保证~~~

1、基于ANSI-C,完整支持ECMA-404 json标准;

2、轻量级:只有json_parser.hjson_parser.c ,依赖只有linux内核中的两个经典数据结构rbtree.h和list.h;

3、高性能:虽然不是最快的,但实测性能大概是cJSON的1.5倍,jsoncpp的10倍左右;

4、简洁的接口,可以直接执行make命令把test.c编译出来感受一下:

       int main () {   ...     json_value_t *val = json_value_parse(buf); // 解析json文档产生json value     if (val)     {          print_json_value(val, 0);           json_value_destroy(val); // 销毁json value     }    ...      

5、C中面向对象的写法,以及熟悉的linux kernel编码风格,比较赏心悦目:

       /* 从json value中获得string */ const char *json_value_string(const json_value_t *val); /* 从json value中获得num */ double json_value_number(const json_value_t *val);  /* 从json value中获得json object */ json_object_t *json_value_object(const json_value_t *val);  /* 返回object大小 */ int json_object_size(const json_object_t *obj);  /* 查找name下的value。返回json value对象 */ const json_value_t *json_object_find(const char *name, const json_object_t *obj);   /* 遍历json object。这不是一个函数,是一个展开成一个for循环的宏 */ json_object_for_each(name, val, obj)      

6、内部典雅的递归解析架构:用户入口json_value_t *json_value_create(const char *doc)会进入到递归入口__parse_json_value(doc, &doc, 0, val); 然后递归地对json中可以嵌套的数组、对象的关系装到list/rbtree中。

另外,这个json-parser也已经引入到C++ Workflow项目中。如果也想看看C语言开源项目的其他内容,Workflow的kernel目录下基本都是C的实现,不仅有基本的IO多路复用线程池消息队列实现,还有与event loop不一样的epoll/kqueue新玩法:

GitHub - sogou/workflow: C++ Parallel Computing and Asynchronous Networking Engine

每一个模块单独拎出来都很好玩,感兴趣的话也可以围观~~~

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