KZnight's Blog
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C 语言规格书 重点提示

 ccrysisa 收录于 C  Linux Kernel Internals
  约 2000 字 预计阅读 4 分钟 

C 语言规格书阅读学习记录。 规格书草案版本为 n1256，对应 C99 标准，对应的 PDF 下载地址。 也配合 C11 标准来阅读，草案版本 n1570，对应的 PDF 下载地址。 阅读规格书需要一定的体系结构、编译原理的相关知识，但不需要很高的程度。请善用检索工具，在阅读规格书时遇到术语时，请先在规格书中进行检索，因为极大可能是规格书自己定义的术语。

6. Language

6.2 Concepts

6.2.2 Linkages of identifiers

linkage:

  • external
  • internal
  • none

一个拥有 file scope 并且关于 object 或 function 的 identifier 声明，如果使用 static 修饰，则该 identifer 有 internal linkage，e.g.

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// file scope
static int a;
static void f();

int main() {}

一个 scope 内使用 static 修饰的 identifier 声明，如果在同一 scope 内已存在该 identifier 声明，则该 identifier 的 linkage 取决于先前的 identifier 声明。如果该 identifier 不存在先前声明或者先前声明 no linkage，则该 identifier 是 external linkage，e.g.

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// Example 1
static int a; // a is internal linkage
extern int a; // linkage is the same as prior

// Example 2
extern int b; // no prior, a is external linkage
extern int b; // linkage is the same as prior

如果一个 function identifier 声明没有 storage-class 修饰符，则其 linkage 等价于加上 extern 修饰的声明的 linkage，e.g.

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int func(int a, int b);
// equal to `extern int func(int a. int b);`
// and then no prior, it is external linkage

如果一个 object identifier 声明没有 storage-class 修饰符，且拥有 file scope，则其拥有 external linkage，e.g.

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// file scope
int a; // external linkage
int main() {}

6.5 Expressions

6.5.3 Unary operators

注意

C99 [6.2.5] Types

  • There are three real floating types, designated as float, double, and long double.

  • The real floating and complex types are collectively called the floating types.

  • The integer and real floating types are collectively called real types.

  • Integer and floating types are collectively called arithmetic types.

  • A function type describes a function with specified return type. A function type is characterized by its return type and the number and types of its parameters. A function type is said to be derived from its return type, and if its return type is T, the function type is sometimes called ‘‘function returning T’’. The construction of a function type from a return type is called ‘‘function type derivation’’.

  • Arithmetic types and pointer types are collectively called scalar types.

C99 [6.3.2.1] Lvalues, arrays, and function designators

  • A function designator is an expression that has function type. Except when it is the operand of the sizeof operator or the unary & operator, a function designator with type ‘‘function returning type’’ is converted to an expression that has type ‘‘pointer to function returning type’’.

6.5.3.1 Prefix increment and decrement operators

Constraints前缀自增或自减运算符的操作数，必须为实数 (real types) 类型（即不能是复数）或者是指针类型，并且其值是可变的。
Semantics
  • ++E 等价于 (E+=1)
  • --E 等价于 (E-=1)

6.5.3.2 Address and indirection operators

Constraints

& 运算符的操作数必须为 function designator，[] 或 * 的运算结果，或者是一个不是 bit-field 和 register 修饰的左值。

* 运算符的操作数必须为指针类型。

Semantics

&*E 等价于 E，即 & 和 * 被直接忽略，但是它们的 constraints 仍然起作用。所以 (&*(void *)0) 并不会报错。 &a[i] 等价于 a + i，即忽略了 & 以及 * (由 [] 隐式指代)。 其它情况 & 运算的结果为一个指向 object 或 function 的指针。

如果 * 运算符的操作数是一个指向 function 的指针，则结果为对应的 function designator。 如果 * 运算符的操作数是一个指向 object 的指针，则结果为指示该 obejct 的左值。 如果 * 运算符的操作数为非法值的指针，则对该指针进行 * 运算的行为三未定义的。

6.5.3.3 Unary arithmetic operators

Constraints单目 + 或 - 运算符的操作数必须为算数类型 (arithmetic type)，~ 运算符的操作数必须为整数类型 (integer type)，! 运算符的操作数必须为常数类型 (scalar type)。
Semantics

在进行单目 +、-、~ 运算之前，会对操作数进行整数提升 (integer promotions)，结果的类型与操作数进行整数提升后的类型一致。

!E 等价于 (E==0)，结果为 int 类型。

6.5.6 Additive operators

介绍加减法运算，其中包括了指针的运算，务必阅读这部分关于指针运算的标准说明。

6.5.7 Bitwise shift operators

Constraints位运算的操作数都必须为整数类型。
Semantics

在进行位运算之前会先对操作数进行整数提升 (integer promotion)，位运算结果类型与整数提升后的左操作数一致。如果右运算数是负数，或者大于等于整数提升后的左运算数的类型的宽度，那么这个位运算行为是未定义的。

假设运算结果的类型为 T

$E1 << E2$
  • 如果 E1 是无符号，则结果为 $E1 \times 2^{E2} \bmod (\max[T] + 1)$。
  • 如果 E1 是有符号，E1 不是负数，并且 T 可以表示 $E1 \times 2^{E2}$，则结果为 $E1 \times 2^{E2}$。

除了以上两种行为外，其他均是未定义行为。

$E1 >> E2$
  • 如果 E1 是无符号，或者 E1 是有符号并且是非负数，则结果为 $E1 / 2^{E2}$。
  • 如果 E1 是有符号并且是负数，则结果由具体实现决定 (implementation-defined)。

7. Library

7.18 Integer types <stdint.h>

描述了头文件 stdint.h 必须定义和实现的整数类型，以及相应的宏。

7.18.1 Integer types

7.18.1.1 Exact-width integer types

二补数编码，固定长度 N 的整数类型：

  • 有符号数：intN_t
  • 无符号数：uintN_t

7.18.1.2 Minimum-width integer types

至少拥有长度 N 的整数类型：

  • 有符号数：int_leastN_t
  • 无符号数：uint_leastN_t

7.18.1.3 Fastest minimum-width integer types

至少拥有长度 N，且操作速度最快的整数类型：

  • 有符号数：int_fastN_t
  • 无符号数：uint_fastN_t

7.18.1.4 Integer types capable of holding object pointers

可以将指向 void 的有效指针转换成该整数类型，也可以将该整数类型转换回指向 void 的指针类型，并且转换结果与之前的指针值保持一致：

  • 有符号数：intptr_t
  • 无符号数：uintptr_t

7.18.1.5 Greatest-width integer types

可以表示任意整数类型所表示的值的整数类型，即具有最大长度的整数类型：

  • 有符号数：intmax_t
  • 无符号数：uintmax_t
更新于 2024-04-06 
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