章节大纲

  • 各版本前言

    第1版，1989年（经轻度编辑）

    [Howard W. Sams, Hayden Books, ISBN 0-672-48428-5，1989年]

    1986年初，我受邀为C语言的可移植性讲授为期三天的研讨会。这个研讨会原本计划在美国多个主要城市举办，虽然最终系列课程被取消，但我已经准备了一份70页的手稿，打算作为讲义使用。

    自从我开始接触C语言以来，就一直对它的“双重身份”感到着迷——C既是一种底层的系统实现语言，同时又声称具备可移植性。每当有人兴奋地谈论C语言“本质上的可移植性”时，我总感到不安：要么是我，要么是C语言社区中的相当一部分人忽视了“C语言图景”的某些重要组成部分。结果看来，问题应该不在我。尽管如此，许多写得不错的C代码确实可以相对轻松地进行移植。

    由于我既有一份关于可移植性的基础文稿，又对C语言及其标准特别感兴趣，我决定对C语言的可移植性展开正式而深入的研究。同时，由于我长期从事C语言咨询和培训工作，也增强了我将这份为期三天研讨会准备的材料拓展成书籍的决心。过程中我逐渐意识到，这最终的成果值得出版成书。

    起初我预计这本书约为200页，后来扩展到300、400，最后定为425页，还是在删减了许多附录的前提下，仅因篇幅限制。而这些“剪辑室地板上的内容”实用性很强，我也在考虑是否通过未来修订版或姊妹篇来发布这些内容。无论如何，这本书并未包含我所有的研究成果。

    本书旨在记录在移植现有C代码或编写将要移植到多个目标环境的代码时，可能遇到的C语言特定问题。我说“旨在”是因为本书并不能提供所有答案，很多时候甚至不假装能解决问题。例如，如果你要在不同UNIX版本之间移植代码，本书并不会讨论该操作系统的所有阴暗角落。但我仍认为它是一个可信的起点，为后续作品打下基础。据我所知，这是第一本广泛出版的、专门讨论C语言可移植性、篇幅超过20-30页的书籍。

    由于我对3到4个操作系统和硬件环境的了解较为深入，因此本书必然会遗漏某些相关问题；反过来也可能过多地探讨一些仅存在于理论中的晦涩细节。

    无论你对可移植性感兴趣的出发点是什么，我都希望本书能给你带来启发——即使它只是帮助你意识到“可移植性并不适合你”，那它也算是大获成功了。反之，如果它能帮助你制定移植策略，或者避免走一些弯路，那我也很欣慰。无论你对本书有何看法，欢迎告诉我。唯有通过建设性的批评、外部意见和持续实践，我才能在未来修订版或姊妹篇中加以改进。

    任何写过面向大众的长文档的人都知道：读到第三遍之后，你已经不再“读”你写的内容，而是“看见”你本应写进去的内容。因此，你需要有技术能力的校对者来提供批评性意见。在这方面，以下人士为我校对了全部或大部分手稿，做出了重要贡献：Steve Bartels、Don Bixler、Don Courtney、Dennis Deloria、John Hausman、Bryan Higgs、Gary Jeter、Tom MacDonald 和 Sue Meloy。尽管我采纳了他们许多建议，但因时间和篇幅所限，未能充分利用他们在结构等方面的所有建议。就像软件公司常说的：“我们得给下一版留点内容。”

    还有几位对我这段虽短但极其密集的C语言生涯影响深远的人：

    • P.J. Plauger，C标准秘书，ISO C召集人，Whitesmiths Ltd. 总裁；

    • Tom Plum，C标准副主席、Plum Hall 主席、著名C语言作者；

    • Larry Rasler，曾任C标准草案编辑，AT&T C标准委员会代表（现任惠普公司）；

    • Jim Brodie，独立顾问（曾在摩托罗拉），自1983年中期起担任C标准委员会主席，并成功主持委员会运作直至1988年左右。

    我还要感谢C标准X3J11委员会的各位同仁，有幸与你们合作十分荣幸。没有你们的论文、报告，以及在会议内外的激烈（有时甚至“volatile”）讨论，本书的内容质量和数量都难以达到出版标准。

    Rex Jaeschke

    第2版，2021年

    快进到32年后的今天，C语言世界发生了翻天覆地的变化。尤其值得一提的是：

    • C95、C99、C11 和 C17 标准相继发布；

    • C++ 已成为标准语言，并多次修订；

    • 16位系统已近绝迹，甚至32位系统也不再普遍，主流已全面转向64位；

    • 不支持C89之前版本的编译器已极少见，但早期代码仍可能在使用。

    我进行本次修订的契机来自于我的遗产规划，我问自己：“如果我什么也不做，我的知识产权在我去世后会怎样？”显然，它们将会丢失！因此我决定为这些内容寻找一个公共平台，使其能被阅读，并（希望是负责任地）持续更新。

    一旦决定要修订，我就下定决心要狠删内容。（我是《Strunk and White》“少即是多”理念的坚定信徒！）我移除了所有与可移植性无关的内容，删减了大量关于标准库的章节内容。1988年时，第一个C标准即将发布，关于标准库的权威资料匮乏，因此第一版中包含了这些内容。而现在完全没有必要——你可以轻松获取可检索的C和C++标准文档。

    这次我还做了两个重要决定：

    1. 承认可以移植非标准C代码，即使它从未、也永远不会符合C标准；

    2. 提及C++：C++应用广泛，许多程序员从C++中调用C函数，或者用C++编译器编译C代码。

    当然，这一版也终将过时——写作时，C标准委员会正在定稿C23！

    第一版中附录列出了按不同方式排列的保留标识符列表。我这次选择不再收录这些内容，原因包括：

    • 自C89以来，新增了大量标识符；

    • C23即将发布，更新列表工作量极大；

    • 校对者们对列表的呈现方式意见不一，难以兼顾易读性与实用性。

    特别感谢以下本版的审阅者：Rajan Bhakta、Jim Brodie、Doug Gwyn、David Keaton、Tom MacDonald、Robert Seacord、Fred Tydeman 和 Willem Wakker。

    Rex Jaeschke

    本书未来修订方向

    更新本书的理由包括：

    • 修正拼写或事实错误

    • 扩展某些主题

    • 增加具体的移植场景、目标硬件和操作系统的细节

    • 增加标准C与C++之间的不兼容项

    • 涵盖未来版本的C和C++标准

    • 扩展与C99及之后版本新增头文件相关的问题，尤其是浮点支持

    • 处理与可选IEC 60559（IEEE 754）浮点和复数支持相关的问题

    • 增补与可选扩展库有关的问题

    • 汇总未定义、不确定、实现定义、本地化相关行为的新实例

    • 充实“目标读者”章节

    • 考虑发布可下载的保留标识符列表（按头文件和标准版本分类）

    对于具体的库函数，若有关于可移植性的评论但本书中尚未收录该函数，需要先创建条目再添加内容。

    如您有意参与补充本书，请务必精确，并使用C标准中的术语。所有内容应仅写一次，并在其他地方引用。

    目标读者

    审阅者 Willem Wakker 写道：

    我浏览了整本文档，认为它非常实用。但我不太确定目标读者是谁。您的引言中未提及目标对象。一位经验丰富的C程序员可能会认为：“我已经知道所有技术细节了，不需要这本书。”

    实际上，可移植性如同安全性，必须在项目伊始就加以考虑。而在初期阶段，相较于书中详尽的技术细节，更需要的是关于可移植性的整体认知。因此，本书也许应出现在项目中的管理者视野中，由他们“推动”程序员采纳书中的建议。然而，对于这些非技术管理者来说，本书又显得太“技术性”，难以引起他们兴趣。因此，在书前加入几段专门面向管理者、介绍可移植性概念和重要性的内容，也许会是个很好的补充。

    我的回应：目前，我将此部分作为占位符添加。但我不会亲自撰写内容，而是留待出版后由读者根据需要自行扩展。

    读者预期与建议

    本书不教授C语言基础语法，也不讲授C标准。部分段落甚至会像C语言一样“简洁”。虽然我尝试尽可能通俗表达，但仍不为保留的技术性内容道歉。可移植性从不是初学者或实习程序员的关注点——恰恰相反。

    本书专注于与语言相关的C代码移植问题。但它不是移植指南，也不提供跨平台移植成功的通用方案，只是详细列出你可能遇到或需要研究的各种问题。本书假定读者已经熟悉C语言的基本结构、运算符、语句、预处理器指令、数据/函数指针及标准运行时库的使用。

    C标准及其附带的Rationale文档与本书在结构上保持一致，拥有这两份文件会非常有帮助（虽然不是必需）。不过Rationale写得更通俗，适合非语言学家阅读。值得一提的是，我在1984–1999年间参与了C标准委员会工作，因此本书用语大量借鉴C标准术语。

    书中提到“K&R”指的是 Kernighan 和 Ritchie 在1978年出版的《C程序设计语言》第一版。

    书中提到的“Standard C”涵盖所有版本，若某特性出自特定版本，则明确注明，如C99。C90只是C89的ISO封装，因此未单独标注。

    C标准历史

    • C89：1989年由美国X3J11委员会制定的ANSI标准，首次C语言标准。

    • C90：1990年发布的第一个ISO C标准，与C89技术上等效。

    • C95：1995年对C90的补充修正。

    • C99：第二版ISO C标准，1999年发布。

    • C11：第三版ISO C标准，2011年发布。

    • C17：2018年发布，属于维护版本，无新功能。

    • C23：计划发布的第五版。

    关于C++的说明

    书中部分段落标注“C++ Consideration”，因为C++被广泛使用，许多程序员从C++调用C函数或用C++编译器编译C代码。但C++并非C的超集，因此理解两者不兼容的地方十分重要。C++标准社区中有句名言：“尽量贴近标准C，但不要更近了！”

    可移植性相关术语（摘自C17标准）

    • Unspecified behavior（未指定行为）：文档提供多种可能结果，但未规定使用哪一种。

    • Undefined behavior（未定义行为）：程序结构或数据错误导致的行为，标准不作要求。

    • Implementation-defined behavior（实现定义行为）：各实现需自行说明如何处理的行为。

    • Locale-specific behavior（本地化行为）：依赖于国家、文化、语言约定的行为，由实现说明。

    尽管本书包含许多此类行为的实例，但完整列表见于C标准的“可移植性问题”附录。

    关于“实现依赖”

    虽然符合标准的实现必须记录实现定义行为，但本书使用“实现依赖（implementation-dependent）”一词来描述不需要被标准记录的实现特性。

    关于“废弃特性”

    C89标准曾指出，某些特性为“过时（obsolescent）”，虽因广泛使用而保留，但不建议在新实现或新程序中使用。后来各版本标准通过“弃用（deprecate）”方式正式声明某些特性将逐步移除。

    标准委员会宗旨节选

    从成立之初，C标准委员会便有一套宗旨，以下条目尤为重要：

    • 第2项：C代码应具备可移植性。尽管C语言诞生于UNIX和PDP-11，但它已被广泛应用于各类系统，包括嵌入式系统的交叉编译。

    • 第3项：C代码也可以不具备可移植性。标准并不强制程序员编写可移植代码，保留“高级汇编语言”能力是C语言的一大优势。这正是“严格符合程序”与“符合程序”区别的核心原因之一。