?? 1、C 語言標準
什么是 C 語言標準呢？
?????? 我們生活的現(xiàn)實世界，就是由各種標準構(gòu)成的，正是這些標準，我們的社會才會有條不紊的運行。
?????? 比如我們過馬路，遵循的交通規(guī)則就是一個標準：紅燈停，綠燈行，黃燈亮了等一等。當行人和司機都遵循這個默認的標準時，我們的交通系統(tǒng)才會順暢運行。
?????? 電腦中的 USB 接口也是一種標準，當大家生產(chǎn)的 USB 產(chǎn)品都遵循 USB 協(xié)議這種通信標準時，我們的手機、U 盤、USB 攝像頭、USB 網(wǎng)卡才可以在各種電腦設(shè)備上互插互拔。
?????? 2G、3G、4G 也是一種標準，當不同廠家生產(chǎn)的基帶芯片都遵循這種通信標準，我們所用的不同品牌、不同操作系統(tǒng)的手機才可能互相打電話、互相發(fā)微信、互相給對方點贊。
同樣，C 語言也有它自己的標準。
?????? 我們知道，C 語言程序需要通過編譯器，編譯生成二進制指令，才能在我們的電腦上運行。在 C 語言剛發(fā)布的早期，各大編譯器廠商開發(fā)自己的編譯器時，各自開發(fā)，各自維護，時間久了，就會變得比較混亂。
?????? 這就會造成這樣一種局面：程序員寫的程序，在一個編譯器上編譯通過，在另一個編譯器編譯通不過。大家按各自的習慣來，誰也不服誰，就像春秋戰(zhàn)國時代：不同的貨幣、不同的度量衡，不同的文字，都是中國人，因為標準不統(tǒng)一，所以交流起來很麻煩，這樣下去也不是辦法啊。
?????? 后來 ANSI（AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE: 美國國家標準協(xié)會，簡稱 ANSI）出山了，聯(lián)合 ISO（國際化標準組織）召集各個編譯器廠商大佬，各種技術(shù)團體，一起喝個茶、開個碰頭會，開始啟動 C 語言的標準化工作。期間各種大佬之間也是矛盾重重，充滿各種爭議，但功夫不負有心人，經(jīng)過艱難的磋商，終于在1989年達成一致，發(fā)布了 C 語言標準，后來第二年又做了一些改進。于是，就像秦始皇統(tǒng)一六國、統(tǒng)一文字和度量衡一樣，C 語言標準終于問世了！因為是在 1989 年發(fā)布的，所以人們一般稱其為 C89 或 C90 標準，或者叫做ANSI C?。
?? 2、C 標準內(nèi)容
?????? C 標準英文文檔幾百頁，講了很多東西，但總體歸納起來，主要就是 C 語言編程的一些語法慣例，比如：
?? 定義各種關(guān)鍵字、數(shù)據(jù)類型
?? 定義各種運算規(guī)則
?? 各種運算符的優(yōu)先級和結(jié)合性
?? 數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換
?? 變量的作用域
?? 函數(shù)原型
?? 函數(shù)嵌套層數(shù)
?? 函數(shù)參數(shù)個數(shù)限制
?? 標準庫函數(shù)
?????? C 標準發(fā)布后，大家都遵守這個標準：程序員開發(fā)程序時，按照這種標準寫；編譯器廠商開發(fā)編譯器時，也按照這種標準去解析、翻譯程序。不同的編譯器廠商支持統(tǒng)一的標準，這樣大家寫的程序，使用不同的編譯器，都可以正確編譯、運行，大大提高程序的開發(fā)效率，推動了 IT 行業(yè)的發(fā)展。
?? 3、C 標準的發(fā)展歷程
?????? C 標準并不是永遠不變的，就跟移動通信一樣，也是從 2G、3G、4G 到 5G 不斷發(fā)展變化的。C 標準也經(jīng)歷了下面四個階段：
?? K&R C
?? ANSI C
?? C99
?? C11
?????? ☆? K&R C
?????? K&R C 一般也稱為傳統(tǒng) C。在 C 標準沒有統(tǒng)一之前，C 語言的作者 Dennis Ritchie 和 Brian Kernighan 合作寫了一本書《C 程序設(shè)計語言》。早期程序員編程，這本書可以說是絕對權(quán)威。這本書很薄，內(nèi)容精煉，主要介紹了 C 語言的基本使用方法。后來《C 程序設(shè)計語言》第二版問世，做了一些修改：比如新增 unsigned int、long int、struct 等數(shù)據(jù)類型；把運算符 =+/=- 修改為 +=/-=，避免運算符帶來的一些歧義和 Bug。這本書可以看作是 ANSI 標準的雛形。但早期的 C 語言還是很簡單的，比如還沒有定義標準庫函數(shù)、沒有預處理命令等。
?????? ☆? ANSI C
?????? ANSI C 是 ANSI（美國國家標準協(xié)會）在 K&R C 的基礎(chǔ)上，統(tǒng)一了各大編譯器廠商的不同標準，并對 C 語言語法和特性做了一些擴展，而發(fā)布的一個標準。這個標準一般也叫做 C89/C90，也是目前各種編譯器默認支持的 C 語言標準。ANSI C 主要新增了以下特性：
?? ●? 增加 signed、volatile、const 關(guān)鍵字
?? ●? 增加 void* 數(shù)據(jù)類型
?? ●? 增加預處理器命令
?? ●? 增加寬字符、寬字符串
?? ●? 定義了 C 標準庫
……
?????? ☆? C99 標準
C99 標準是 ANSI 1999 年在 C89 標準的基礎(chǔ)上新發(fā)布的一個標準，該標準對 ANSI C 標準做了一些擴充，比如新增一些關(guān)鍵字，支持新的數(shù)據(jù)類型：
?? ●? 布爾型：Bool
?? ●? 復數(shù)：_Complex
?? ●? 虛數(shù)：_Imaginary
?? ●? 內(nèi)聯(lián)：inline
?? ●? 指針修飾符：restrict
?? ●? 支持long long、long double數(shù)據(jù)類型
?? ●? 支持變長數(shù)組
?? ●? 允許對結(jié)構(gòu)體特定成員賦值
?? ●? 支持16進制浮點數(shù)、float _Complex等數(shù)據(jù)類型
……
除此之外，C99 標準也借鑒其它語言的一些優(yōu)點，對語法和函數(shù)做了一系列改進，大大方便了程序員開發(fā)程序，比如：
?? ●? 變量聲明可以放代碼塊的任何地方。ANSI C 規(guī)定變量的聲明要全部寫在函數(shù)語句的最前面，否則就會報編譯錯誤。現(xiàn)在不需要這樣寫了，哪里需要使用變量，在哪里直接聲明使用即可；
?? ●? 源程序每行最大支持4095個字節(jié)。這個貌似足夠用了，沒有什么程序能復雜到一行程序有4KB個字符；
?? ●? 支持//單行注釋。ANSI C使用/**/沒有C++的//注釋方便，所以 C99 新標準借鑒過來了，也開始支持這種注釋方式；
?? ●? 標準庫新增了一些頭文件：如 stdbool.h、complex.h、stdarg.h、fenv.h 等。大家在 C 語言中經(jīng)常返回的 true、false，其實這也是 C++ 里面定義的 bool 類型。那為什么我們經(jīng)常這樣寫，而編器編譯程序時沒有報錯呢，這是因為早期大家編程使用的都是 VC++6.0 系列，是 C++ 編譯器。還有一種可能就是有些 IDE 對這個數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)做了封裝。
?????? ☆? C11 新標準
C11 標準是2011年發(fā)布的最新 C 語言標準，修改了 C 語言標準的一些 Bug、新增了一些特性：
?? ●? 增加 Noreturn，聲明函數(shù)無返回值；
?? ●? 增加Generic：支持泛型編程；
?? ●? 修改了標準庫函數(shù)的一些 Bug：如 gets( )函數(shù)被 gets_s() 函數(shù)代替；
?? ●? 新增文件鎖功能；
?? ●? 支持多線程；
……
?????? 從 C11 標準的修改內(nèi)容來看，也慢慢察覺到 C 語言未來的發(fā)展趨勢：
C 語言現(xiàn)在也在借鑒現(xiàn)在編程語言的優(yōu)點，不斷添加到自己的標準里面。比如現(xiàn)代編程語言的多線程、字符串、泛型編程等，C 語言最新的標準都支持。但是這樣下去，C 語言是不是還能保持她“簡單就是美”的優(yōu)雅特色呢，我們只能慢慢期待了。但至少目前我們不用擔心這些，因為 C11 新發(fā)布的標準，目前絕大多數(shù)編譯器還不支持，所以我們暫時還用不到。
?? 4、編譯器對 C 標準的支持
?????? 標準是一回事，各種編譯器支不支持是另一回事，這一點，大家要搞清楚。這就跟手機一樣，不同時期發(fā)布的手機對通信標準支持也不一樣。早期的手機可能只支持 2G 通信，后來支持 3G，現(xiàn)在發(fā)布的新款手機基本上都支持 4G了，而且可以兼容 2G/3G。
?????? 現(xiàn)在 5G 標準正在研發(fā)，快發(fā)布了，據(jù)說 2019 年發(fā)布，2020 年商用。但是目前還沒有手機支持 5G 通信，就跟現(xiàn)在沒有編譯器支持 C11 標準一樣。
?????? 不同編譯器，甚至對 C 標準的支持也不一樣。有的編譯器只支持 ANSI C，這是目前默認的 C 標準。有的編譯器可以支持 C99，或者支持 C99 標準的部分特性。目前對 C99 標準支持最好的是 GNU C 編譯器，據(jù)說可以支持 C99標準99%的新增特性。
?? 5、編譯器對 C 標準的擴展
?????? 不同編譯器，出于開發(fā)環(huán)境、硬件平臺、性能優(yōu)化的需要，除了支持 C 標準外，還會自己做一些擴展。
?????? 在51單片機上用 C 語言開發(fā)程序，我們經(jīng)常使用 Keil for C51 集成開發(fā)環(huán)境。你會發(fā)現(xiàn) Keil for C51 或其他 IDE 里的 C 編譯器會對 C 語言標準作很多擴展。比如增加各種關(guān)鍵字：
?? ? data：RAM 的低128B空間，單周期直接尋址；
?? ? code：表示程序存儲區(qū)；
?? ? bit：位變量，常用來定義單片機的 P0~P3 管腳；
?? ? sbit：特殊功能位變量；
?? ? sfr：特殊功能寄存器；
?? ? reentrant：重入函數(shù)聲明。
?????? 如果你在程序中使用以上這些關(guān)鍵字，那么你的程序就只能使用51編譯器來編譯運行，你使用其它的編譯器，比如 VC++6.0，是編譯通不過的。
?????? 同樣的道理，GCC 編譯器，也對 C 標準做了很多擴展：
?? ? 零長度數(shù)組
?? ? 語句表達式
?? ? 內(nèi)建函數(shù)
?? ? __attribute__特殊屬性聲明
?? ? 標號元素
?? ? case 范圍
?????? 比如支持零長度數(shù)組。這些新增的特性，C 標準目前是不支持的，其它編譯器也不支持。如果你在程序中定義一個零長度數(shù)組：
????? 編譯如下：
?????? 只能使用 GCC 編譯器才能正確編譯，使用 VC++ 6.0編譯器編譯可能就通不過，因為微軟的 C++ 編譯器不支持這個特性。
?? 6、Linux內(nèi)核C語言示例
?????? 大家在看一些 GNU 開源軟件，或者閱讀 Linux 內(nèi)核、驅(qū)動源碼時會發(fā)現(xiàn)，在 Linux 內(nèi)核源碼中，有大量的 C 程序看起來“怪怪的”。甚至有些都看不懂。
宏定義
內(nèi)核中實現(xiàn)打印功能的宏定義
結(jié)構(gòu)體初始化
?????? 這些其實也是 C 語言，但并不是標準的 C 語言語法?，而是我們 Linux 內(nèi)核使用的 GNU C 編譯器擴展的一些 C 語言語法。這些語法在 C 語言教材或資料中一般不會提及，所以你才會似曾相識而又感到陌生，看起來感覺“怪怪的”。
????? 我們在做 Linux 驅(qū)動開發(fā)，或者閱讀 Linux 內(nèi)核源碼過程中，會經(jīng)常遇到這些“稀奇古怪”的用法，如果不去了解這些特殊語法的具體含義，可能就對代碼的理解造成一定障礙。
????? 今天的分享就到這里嘍，消化一下！希望你能讓知識停留在你腦子里一輩子，而不是一下子！
學C/C++不易，此路應攜手前行。
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