Hướng dẫn các phiên bản C: Tính năng, sự khác biệt & Lựa chọn C89‑C23

1. Tại sao “Phiên bản Ngôn ngữ C” lại Quan trọng

Ngôn ngữ C đã được sử dụng rộng rãi như nền tảng cho các ngôn ngữ lập trình kể từ khi ra đời vào những năm 1970. Trong suốt lịch sử dài của nó, đã có nhiều phiên bản (tiêu chuẩn) được định nghĩa, và nó vẫn tiếp tục phát triển.
Nhưng “phiên bản” của ngôn ngữ C thực sự có nghĩa là gì? Và tại sao bạn cần phải biết đến phiên bản đó?
C đã được dùng để phát triển rất nhiều hệ thống và ứng dụng trong thời gian dài, vì vậy các câu hỏi như “phiên bản nào đã được dùng để viết mã?” và “trình biên dịch tuân thủ phiên bản nào?” có ảnh hưởng lớn đến tính tương thích của mã, khả năng di chuyển, và thậm chí tính bảo trì.
Trong thực tế, các tiêu chuẩn ngôn ngữ C (các phiên bản) đã thêm các tính năng và đặc tả mới và đã sửa đổi hoặc loại bỏ các tính năng cũ theo thời gian.
Ví dụ, “mảng có độ dài biến”, “kiểu bool”, và “hỗ trợ luồng chuẩn” không tồn tại trong các phiên bản cũ và chỉ có trong các phiên bản đủ mới.
Ngược lại, biên dịch mã nguồn viết cho một tiêu chuẩn cũ bằng trình biên dịch nhắm tới tiêu chuẩn mới có thể gây ra các lỗi hoặc cảnh báo không mong muốn.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận về các phiên bản ngôn ngữ C từ góc độ “tại sao chúng quan trọng”,
Sự khác nhau giữa các phiên bản
Các tính năng chính
Cách lựa chọn trong thực tế
Các xu hướng mới nhất

Chúng tôi sẽ giải thích những điểm này một cách rõ ràng. Dù bạn mới bắt đầu học C hay là một kỹ sư đang sử dụng nó trong công việc, mục tiêu là cung cấp thông tin hữu ích cho bất kỳ ai muốn sắp xếp kiến thức cơ bản về các phiên bản C.

2. Cấu trúc Cơ bản của Các Phiên bản Ngôn ngữ C và Mối quan hệ Giữa Tiêu chuẩn và Trình biên dịch

Khi bạn nghe thuật ngữ “phiên bản” của ngôn ngữ C, những người mới bắt đầu lập trình có thể hơi bối rối.
Bởi vì “phiên bản” thực sự có hai nghĩa.
Một là phiên bản của đặc tả (tiêu chuẩn) ngôn ngữ C. Còn lại là phiên bản của phần mềm trình biên dịch ngôn ngữ C.

Tiêu chuẩn Ngôn ngữ C (Đặc tả) là gì?

Tiêu chuẩn ngôn ngữ C được thiết lập bởi các tổ chức như Tổ chức Tiêu chuẩn Hóa Quốc tế (ISO) và Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ (ANSI).
Mỗi tiêu chuẩn được xác định bằng các tên phiên bản như “C89”, “C99”, “C11”, “C17”, và “C23”.
Các phiên bản này định nghĩa quy tắc của các chương trình C, chẳng hạn “cú pháp nào được phép”, “các tính năng nào có sẵn”, và “chúng hoạt động như thế nào”.

Phiên bản Trình biên dịch là gì?

Mặt khác, “trình biên dịch” mà bạn dùng để viết chương trình C (như GCC, Clang, Visual Studio, v.v.) cũng có phiên bản phần mềm riêng.
Một trình biên dịch quyết định tiêu chuẩn ngôn ngữ C nào nó hỗ trợ, và các trình biên dịch mới hơn hỗ trợ các tiêu chuẩn mới hơn.
Ví dụ, GCC hỗ trợ C99, C11, C17, v.v., tùy thuộc vào phiên bản của nó, và Visual Studio đã hỗ trợ nhiều tính năng C11 kể từ phiên bản 2019.

Hiểu Sự Khác Biệt Giữa Tiêu chuẩn và Trình biên dịch

• Phiên bản tiêu chuẩn ngôn ngữ C = sách quy tắc ngôn ngữ
• Phiên bản trình biên dịch = mức độ tuân thủ sách quy tắc, sự tiến hóa của phần mềm cung cấp các tính năng

Hai yếu tố này liên quan chặt chẽ nhưng không đồng nhất.
Ví dụ, ngay cả một trình biên dịch mới hơn cũng có thể bao gồm các tính năng không chuẩn hoặc các phần mở rộng độc quyền.
Khi phát triển bằng C, việc nhận thức “tiêu chuẩn nào mà mã tuân thủ” và “trình biên dịch bạn đang dùng hỗ trợ tới mức nào” giúp tránh các vấn đề và đảm bảo khả năng di chuyển.

3. Danh sách Các Phiên bản Ngôn ngữ C và Sự Tiến hoá

Kể từ khi ra đời, ngôn ngữ C đã trải qua nhiều lần sửa đổi tiêu chuẩn. Mỗi phiên bản giới thiệu các tính năng đặc trưng và các thay đổi trong đặc tả. Dưới đây, chúng tôi giải thích các phiên bản chính theo thứ tự thời gian.

3.1 C89/C90 (ANSI C / ISO C)

Tiêu chuẩn C đầu tiên được chuẩn hoá là “C89 (ANSI X3.159‑1989)”. Nó được định nghĩa bởi Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ (ANSI) và sau đó được Tổ chức Tiêu chuẩn Hóa Quốc tế (ISO) phát hành dưới tên “C90 (ISO/IEC 9899:1990)” với nội dung cơ bản tương tự.
Các tính năng:

• Thư viện chuẩn và các đặc tả ngôn ngữ đã được làm rõ, cải thiện đáng kể khả năng di động của các chương trình C.
• Cú pháp khai báo hàm, kiểm tra kiểu và các khía cạnh khác đã được thắt chặt so với “K&R C” trước đây.
• Nhiều cấu trúc cú pháp cơ bản và các hàm chuẩn đã được sắp xếp tại thời điểm này.

Hơn nữa, vào năm 1995 một bản sửa đổi gọi là “C95 (ISO/IEC 9899/AMD1:1995)” đã được thêm vào. C95 là một bản cập nhật nhỏ nhằm hỗ trợ ký tự rộng, quốc tế hoá và một số sửa lỗi.

3.2 C99 (ISO/IEC 9899:1999)

C99 là một tiêu chuẩn đã hiện đại hoá đáng kể ngôn ngữ C. Nhiều tính năng đã được thêm vào để cải thiện tiện lợi cho lập trình viên.
Các bổ sung và thay đổi chính:

• Mảng có độ dài biến đổi (VLA)
• Bình luận một dòng sử dụng //
• Giới thiệu kiểu chuẩn bool và kiểu long long int
• Hàm nội tuyến inline
• Hỗ trợ số phức
• Cú pháp khởi tạo linh hoạt (ví dụ: khởi tạo mảng bằng dấu ngoặc nhọn)

3.3 C11 (ISO/IEC 9899:2011)

C11 là một tiêu chuẩn tăng cường hỗ trợ cho môi trường phát triển hiện đại và xử lý song song.
Các bổ sung và thay đổi chính:

• Tiêu chuẩn hoá các luồng (đa luồng) (<threads.h>)
• Các phép toán nguyên tử và mô hình bộ nhớ (tăng cường an toàn cho thực thi song song)
• Thêm khẳng định tĩnh _Static_assert
• Macro tổng quát _Generic
• Cải thiện kiểm soát căn chỉnh và hỗ trợ Unicode

Tuy nhiên, một số trình biên dịch thiếu các triển khai cho tính năng luồng và các chức năng khác, vì vậy cần thận trọng khi sử dụng chúng.

3.4 C17/C18 (ISO/IEC 9899:2018)

C17 (đôi khi được gọi là C18) chủ yếu bao gồm các sửa lỗi và tinh chỉnh nhỏ trong đặc tả so với C11, không có tính năng mới đáng kể.
Tính năng:

• Tập trung vào việc sửa lỗi và làm rõ các đặc tả mơ hồ
• Trong thực tế, nó được sử dụng tương tự như C11

3.5 C23 (ISO/IEC 9899:2024)

C23, tiêu chuẩn mới nhất được chính thức hoá vào năm 2024, tích hợp nhiều tính năng mới đáp ứng các xu hướng gần đây của các ngôn ngữ khác và nhu cầu của ngành.
Các bổ sung và thay đổi chính:

• Thêm từ khóa nullptr (cải thiện khả năng tương thích với C++)
• Giới thiệu các literal nhị phân (ví dụ: 0b1010 )
• Hỗ trợ kiểu char8_t (kiểu UTF-8 rõ ràng)
• Thêm và thống nhất các thuộc tính chuẩn
• Cải thiện các hàm thao tác bit
• Tinh chỉnh cú pháp nhỏ để tăng khả năng đọc

C23 dự kiến sẽ trở thành tiêu chuẩn cho sự phát triển C trong tương lai, nhưng cần chú ý đến hỗ trợ của trình biên dịch.

Đây là kết thúc phần tổng quan về sự tiến triển của các phiên bản ngôn ngữ C chính. Chương tiếp theo sẽ thảo luận cách lựa chọn và áp dụng các phiên bản này trong thực tế.

4. How to Choose Each Version and Practical Advice

C có nhiều phiên bản tiêu chuẩn, nhưng khi thực sự viết mã, quan trọng là phải biết bạn đang sử dụng phiên bản nào. Ở đây chúng tôi giải thích cách lựa chọn phiên bản trong thực tế, cách tránh các bẫy phổ biến, và các kỹ thuật thực tiễn hữu ích trong công việc.

Basic Guidelines for Version Selection

1. Prioritize newer standards as a rule

Nếu có thể, nên sử dụng các tiêu chuẩn mới hơn (C11, C17, C23). Các tiêu chuẩn mới hơn cung cấp các bản sửa lỗi, cải thiện bảo mật và tăng tiện lợi lập trình.

2. Align with existing code and environment

Tuy nhiên, nhiều trường hợp yêu cầu tuân thủ các tiêu chuẩn cũ hơn (C90/C99) cho các hệ thống, thư viện hoặc phát triển nhúng hiện có. Trong môi trường nhúng, hỗ trợ của trình biên dịch cũng có thể đặt ra các hạn chế.

How to Check Standard Conformance

Trong C, bạn có thể sử dụng macro tiền xử lý __STDC_VERSION để dễ dàng xác định tiêu chuẩn nào mà trình biên dịch hỗ trợ.

#include <stdio.h>

int main(void) {
#if __STDC_VERSION__ >= 202311L
    printf("C23 (ISO/IEC 9899:2024) supportedn");
#elif __STDC_VERSION__ >= 201710L
    printf("C17/C18 supportedn");
#elif __STDC_VERSION__ >= 201112L
    printf("C11 supportedn");
#elif __STDC_VERSION__ >= 199901L
    printf("C99 supportedn");
#elif __STDC_VERSION__ >= 199409L
    printf("C95 supportedn");
#else
    printf("C89/C90 supportedn");
#endif
    return 0;
}

Bằng cách này, bạn có thể sử dụng macro __STDC_VERSION__ để kiểm tra phiên bản chuẩn cho mỗi môi trường.

Các Xem Xét Thực Tiễn Thông Thường

• Kiểm tra hỗ trợ của trình biên dịch Không phải tất cả các trình biên dịch đều hỗ trợ đầy đủ các tiêu chuẩn mới nhất. Ví dụ, GCC và Clang nhanh chóng áp dụng các tiêu chuẩn mới, trong khi Visual Studio và các trình biên dịch nhúng có thể chậm trễ trong việc hỗ trợ.
• Đôi khi bạn cần chỉ định các tùy chọn Một số trình biên dịch yêu cầu chỉ định rõ phiên bản chuẩn qua các tùy chọn dòng lệnh để bật các tính năng mới. Ví dụ: gcc -std=c11 sample.c
• Xem xét tính di động và khả năng bảo trì Trong các dự án quy mô lớn hoặc dài hạn, bạn có thể cố ý chọn một tiêu chuẩn hơi cũ hơn để ưu tiên tính bảo trì và tính di động.

Hướng Dẫn Thực Tiễn về Lựa Chọn Phiên Bản

• Dự án mới hoặc học tập: đề xuất C11 hoặc C17
• Hỗ trợ hệ thống nhúng hoặc kế thừa: C99 hoặc C90 cũng là các lựa chọn
• Nếu bạn muốn sử dụng tích cực các tính năng mới nhất: nghiên cứu hỗ trợ C23 trước khi quyết định
• Phát triển với nhiều người/môi trường: chia sẻ trạng thái hỗ trợ của từng trình biên dịch trước

Bằng cách nắm rõ các phiên bản chuẩn C và lựa chọn phù hợp, bạn có thể ngăn ngừa lỗi và các vấn đề không tương thích trước khi chúng xuất hiện. Hãy chọn phiên bản tối ưu dựa trên thực tế môi trường và mục tiêu dự án của bạn.

5. Xu Hướng Tương Lai và Hơn C23

Ngôn ngữ C đã tiếp tục phát triển theo thời gian. Vào năm 2024, C23 cuối cùng đã được phê duyệt làm tiêu chuẩn quốc tế. Bài viết này giải thích các điểm chính của C23 và triển vọng cho các tiêu chuẩn ngôn ngữ C trong tương lai.

Chính Thức Hóa C23 và Các Tính Năng Mới Quan Trọng

C23 (ISO/IEC 9899:2024) bao gồm nhiều bổ sung và cải tiến để đáp ứng nhu cầu hiện đại. Các tính năng mới đáng chú ý và cải tiến như sau.

• Thêm từ khóa nullptr – Giống như trong C++, nullptr hiện có thể được sử dụng như một giá trị con trỏ null rõ ràng. Điều này cải thiện khả năng đọc và giúp ngăn ngừa lỗi.
• Giới thiệu số nhị phân – Trước đây, C không thể biểu diễn số nhị phân trực tiếp, nhưng bắt đầu từ C23, các số nhị phân như 0b1010 đã được cho phép.
• Thêm kiểu char8_t – Kiểu ký tự đặc thù cho UTF‑8 char8_t đã được thêm vào, giúp việc xử lý ký tự đa byte trở nên trực quan hơn.
• Cải thiện các thuộc tính chuẩn và hàm thao tác bit – Các thuộc tính mới nhằm mục đích tăng khả năng đọc và tối ưu hoá, cùng với các hàm chuẩn mở rộng cho việc thao tác bit, đã được giới thiệu.
• Cải tiến cú pháp và tính năng chi tiết – Nhiều tinh chỉnh đã được thực hiện cho việc xử lý lỗi, an toàn và hỗ trợ các phong cách lập trình hiện đại.

Tình Trạng Áp Dụng C23 và Triển Khai Tương Lai

Vì đặc tả C23 chỉ được phát hành vào năm 2024, nên nó chưa có sẵn trong tất cả các trình biên dịch và môi trường phát triển. Các trình biên dịch mã nguồn mở như GCC và Clang đang dần thêm hỗ trợ C23, nhưng việc triển khai đầy đủ và áp dụng rộng rãi vẫn sẽ mất thời gian.

Trong thực tế, C11 và C17 dự kiến sẽ vẫn là các tiêu chuẩn chi phối trong thời gian tới. Tuy nhiên, khi các trình biên dịch lớn thêm hỗ trợ trong vài năm tới, các phong cách phát triển hiện đại tận dụng các tính năng của C23 dự kiến sẽ trở nên phổ biến hơn.

Triển Vọng Tương Lai cho Ngôn Ngữ C

Ngôn ngữ C đã có một thông số kỹ thuật rất ổn định—đến mức đôi khi nó được gọi là ngôn ngữ “trưởng thành”—nhưng dự kiến sẽ tiếp tục phát triển dần dần bằng cách tích hợp phản hồi từ người dùng và xu hướng từ các ngôn ngữ khác. Nhu cầu trong các lĩnh vực như AI, IoT và phát triển nhúng vẫn mạnh mẽ, vì vậy việc theo dõi các phiên bản ngôn ngữ C mới sẽ tiếp tục quan trọng. Hơn nữa, các sửa đổi định kỳ của tiêu chuẩn có lẽ sẽ diễn ra trong tương lai, và việc cập nhật thông tin về các phát triển mới nhất có thể mang lại lợi thế cạnh tranh và giúp tránh các vấn đề trong lĩnh vực.

6. Tóm tắt

Ngôn ngữ C, ngay cả gần nửa thế kỷ sau khi ra đời, vẫn được sử dụng trong nhiều hệ thống và môi trường phát triển phần mềm. Điều này được hỗ trợ bởi nhiều sửa đổi tiêu chuẩn và sự phát triển tích lũy dưới dạng “phiên bản ngôn ngữ C”. Trong bài viết này, chúng tôi đã cung cấp cái nhìn tổng quan rộng về đặc điểm và sự phát triển của từng phiên bản ngôn ngữ C, cũng như cách chọn và các lưu ý trong thực tế, đến các xu hướng của tiêu chuẩn C23 mới nhất.

Lợi ích của Việc Nhận Thức Về Các Phiên Bản

• Cải thiện khả năng bảo trì: Việc xác định rõ ràng tiêu chuẩn mà dự án dựa trên làm cho việc bảo trì tương lai và xử lý các thay đổi thông số dễ dàng hơn.
• Đảm bảo tính di động: Việc tái sử dụng và chia sẻ mã nguồn qua các môi trường phát triển và trình biên dịch khác nhau trở nên dễ dàng hơn.
• Ngăn ngừa vấn đề: Dù chạy mã cũ trong môi trường mới hay sử dụng tính năng mới, việc hiểu sự khác biệt phiên bản trước sẽ giúp tránh lỗi bất ngờ và vấn đề không tương thích.

Chọn Phiên Bản Cho Sử Dụng Thực Tế

Đối với người mới bắt đầu, việc bắt đầu với C99 hoặc C11 là thực tế, chúng có bộ tính năng tiêu chuẩn đầy đủ và tài liệu tham khảo phong phú. Trong phát triển sản xuất, chọn phiên bản tối ưu trong khi xem xét trình biên dịch bạn sử dụng và các ràng buộc của hệ thống hiện có.

Xem Xét Cập Nhật Đến C Hiện Đại

Các tiêu chuẩn mới nhất như C23 có thể mất thời gian để áp dụng trong lĩnh vực, nhưng chúng góp phần vào hiệu quả lập trình và cải thiện an toàn trong tương lai. Tiếp theo, điều quan trọng là theo dõi sự phát triển của các phiên bản ngôn ngữ C và tiếp tục cập nhật kiến thức và kỹ năng khi cần. Hiểu đúng “phiên bản ngôn ngữ C” và đưa ra lựa chọn và triển khai phù hợp với tình huống dẫn đến phát triển an toàn và hiệu quả hơn. Chúng tôi hy vọng bài viết này sẽ là gợi ý hữu ích cho công việc và học tập của bạn.

7. Câu Hỏi Thường Gặp (FAQ)

Ở đây chúng tôi tổng hợp các câu hỏi và câu trả lời phổ biến nhất về “phiên bản ngôn ngữ C.” Nội dung được chọn lọc cẩn thận để giúp mọi người từ người mới bắt đầu đến kỹ sư thực hành giải quyết nghi ngờ của họ.

Câu 1. Phiên bản trình biên dịch có giống với phiên bản tiêu chuẩn ngôn ngữ C không?

Trả lời. Không, chúng khác nhau. Phiên bản của tiêu chuẩn ngôn ngữ C đề cập đến thông số kỹ thuật chính nó, chẳng hạn như C99, C11, C23, v.v. Ngược lại, phiên bản trình biên dịch chỉ ra cách phần mềm đã phát triển. Ví dụ, ngay cả các phiên bản mới nhất của GCC hoặc Clang sẽ không tự động hoạt động ở chế độ tuân thủ tiêu chuẩn trừ khi bạn chỉ định rõ ràng như “-std=c11,” vì vậy hãy lưu ý điều đó.

Câu 2. Việc học các tiêu chuẩn cũ (C90 hoặc C95) vẫn còn giá trị không?

Trả lời. Có, vẫn có. Ngay cả ngày nay, nhiều công ty và môi trường phát triển nhúng ưu tiên tính tương thích và tài sản di sản, và phát triển theo tiêu chuẩn C90 hoặc C95. Việc biết các tiêu chuẩn quá khứ luôn hữu ích cho việc khắc phục sự cố và bảo trì.

Câu 3. Tôi có nên bắt đầu sử dụng tiêu chuẩn C23 mới nhất ngay lập tức không?

Trả lời. Cần đánh giá cẩn thận. C23 chỉ được phê chuẩn chính thức vào năm 2024, và không phải tất cả các trình biên dịch hoặc môi trường phát triển đều hỗ trợ đầy đủ nó chưa. Nó có thể đáng để thử nghiệm trong các dự án mới hoặc học tập cá nhân, nhưng trong sản xuất bạn nên luôn xác minh hỗ trợ trình biên dịch và môi trường phát triển tổng thể của đội ngũ.

Câu 4. Tôi có thể xác định tiêu chuẩn mà môi trường của tôi tuân thủ từ giá trị của __STDC_VERSION__ không?

A.
Có, bạn có thể.
__STDC_VERSION__ là một macro cho biết phiên bản tiêu chuẩn ngôn ngữ C được trình biên dịch hỗ trợ.
Các giá trị điển hình như sau:

Q5. Các tiêu chuẩn nào được Visual Studio và GCC hỗ trợ?

A.
Hỗ trợ thay đổi tùy theo trình biên dịch.
Ví dụ, GCC và Clang nhanh chóng áp dụng các tiêu chuẩn mới (C11, C17, C23), trong khi Visual Studio chỉ triển khai một phần con các tính năng từ C11 trở đi. Các trình biên dịch nhúng còn có sự biến đổi lớn hơn, vì vậy nên kiểm tra tài liệu chính thức để có thông tin mới nhất.

Q6. Sự khác biệt giữa các phiên bản ngôn ngữ C++ và C là gì?

A.
C++ là một ngôn ngữ riêng biệt phát triển từ C, và các chính sách phiên bản cũng như việc thêm tính năng của nó khác nhau.
Các tiêu chuẩn C++ (C++98, C++11, C++17, v.v.) đã phát triển song song với các tiêu chuẩn C, nhưng vẫn có những khu vực không tương thích hoàn toàn, do đó việc coi chúng là như nhau có thể gây rủi ro.

Q7. Tôi không chắc phiên bản nào nên học. Bạn đề xuất gì?

A.
Trừ khi bạn có lý do cụ thể, nên bắt đầu với C99 hoặc C11.
Hai phiên bản này có tài liệu phong phú và được sử dụng rộng rãi trong ngành, giúp việc học hiệu quả. Nếu bạn làm việc trong lĩnh vực nhúng hoặc các lĩnh vực chuyên biệt, hãy chọn phiên bản phù hợp với môi trường làm việc hoặc công cụ phát triển của bạn.

Chúng tôi hy vọng FAQ này giúp giải đáp các câu hỏi của bạn và hỗ trợ công việc của bạn.
Hãy nâng cao hiểu biết của bạn về các phiên bản ngôn ngữ C để lập trình an toàn và hiệu quả hơn.