0 簡(jiǎn)介
C語(yǔ)言及其典型實(shí)現(xiàn)被設(shè)計(jì)為能被專家們?nèi)菀椎厥褂�。這門語(yǔ)言簡(jiǎn)潔并附有表達(dá)力。但有一些限制可以保護(hù)那些浮躁的人。一個(gè)浮躁的人可以從這些條款中獲得一些幫助。
在本文中，我們將會(huì)看一看這些未可知的益處。這是由于它的未可知，我們無(wú)法為其進(jìn)行完全的分類。不過(guò)，我們?nèi)匀煌ㄟ^(guò)研究為了一個(gè)C程序的運(yùn)行所需要做的事來(lái)做到這些。我們假設(shè)讀者對(duì)C語(yǔ)言至少有個(gè)粗淺的了解。
第一部分研究了當(dāng)程序被劃分為記號(hào)時(shí)會(huì)發(fā)生的問(wèn)題。第二部分繼續(xù)研究了當(dāng)程序的記號(hào)被編譯器組合為聲明、表達(dá)式和語(yǔ)句時(shí)會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題。第三部分研究了由多個(gè)部分組成、分別編譯并綁定到一起的C程序。第四部分處理了概念上的誤解：當(dāng)一個(gè)程序具體執(zhí)行時(shí)會(huì)發(fā)生的事情。第五部分研究了我們的程序和它們所使用的常用庫(kù)之間的關(guān)系。在第六部分中，我們注意到了我們所寫的程序也不并不是我們所運(yùn)行的程序；預(yù)處理器將首先運(yùn)行。最后，第七部分討論了可移植性問(wèn)題：一個(gè)能在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中運(yùn)行的程序無(wú)法在另一個(gè)實(shí)現(xiàn)中運(yùn)行的原因。
1 詞法缺陷
編譯器的第一個(gè)部分常被稱為詞法分析器（lexical analyzer）。詞法分析器檢查組成程序的字符序列，并將它們劃分為記號(hào)（token）一個(gè)記號(hào)是一個(gè)有一個(gè)或多個(gè)字符的序列，它在語(yǔ)言被編譯時(shí)具有一個(gè)（相關(guān)地）統(tǒng)一的意義。在C中， 例如，記號(hào)->的意義和組成它的每個(gè)獨(dú)立的字符具有明顯的區(qū)別，而且其意義獨(dú)立于->出現(xiàn)的上下文環(huán)境。
另外一個(gè)例子，考慮下面的語(yǔ)句：
if(x > big) big = x;
該語(yǔ)句中的每一個(gè)分離的字符都被劃分為一個(gè)記號(hào)，除了關(guān)鍵字if和標(biāo)識(shí)符big的兩個(gè)實(shí)例。
事實(shí)上，C程序被兩次劃分為記號(hào)。首先是預(yù)處理器讀取程序。它必須對(duì)程序進(jìn)行記號(hào)劃分以發(fā)現(xiàn)標(biāo)識(shí)宏的標(biāo)識(shí)符。它必須通過(guò)對(duì)每個(gè)宏進(jìn)行求值來(lái)替換宏調(diào)用。最后，經(jīng)過(guò)宏替換的程序又被匯集成字符流送給編譯器。編譯器再第二次將這個(gè)流劃分為記號(hào)。
在這一節(jié)中，我們將探索對(duì)記號(hào)的意義的普遍的誤解以及記號(hào)和組成它們的字符之間的關(guān)系。稍后我們將談到預(yù)處理器。
1.1 = 不是 ==
從Algol派生出來(lái)的語(yǔ)言，如Pascal和Ada，用:=表示賦值而用=表示比較。而C語(yǔ)言則是用=表示賦值而用==表示比較。這是因?yàn)橘x值的頻率要高于比較，因此為其分配更短的符號(hào)。
此外，C還將賦值視為一個(gè)運(yùn)算符，因此可以很容易地寫出多重賦值（如a = b = c），并且可以將賦值嵌入到一個(gè)大的表達(dá)式中。
這種便捷導(dǎo)致了一個(gè)潛在的問(wèn)題：可能將需要比較的地方寫成賦值。因此，下面的語(yǔ)句好像看起來(lái)是要檢查x是否等于y：
if(x = y)
foo();
而實(shí)際上是將x設(shè)置為y的值并檢查結(jié)果是否非零。在考慮下面的一個(gè)希望跳過(guò)空格、制表符和換行符的循環(huán)：
while(c == \' \' || c = \'\\t\' || c == \'\\n\')
c = getc(f);
在與\'\\t\'進(jìn)行比較的地方程序員錯(cuò)誤地使用=代替了==。這個(gè)“比較”實(shí)際上是將\'\\t\'賦給c，然后判斷c的（新的）值是否為零。因?yàn)閈'\\t\'不為零，這個(gè)“比較”將一直為真，因此這個(gè)循環(huán)會(huì)吃盡整個(gè)文件。這之后會(huì)發(fā)生什么取決于特定的實(shí)現(xiàn)是否允許一個(gè)程序讀取超過(guò)文件尾部的部分。如果允許，這個(gè)循環(huán)會(huì)一直運(yùn)行。
一些C編譯器會(huì)對(duì)形如e1 = e2的條件給出一個(gè)警告以提醒用戶。當(dāng)你趨勢(shì)需要先對(duì)一個(gè)變量進(jìn)行賦值之后再檢查變量是否非零時(shí)，為了在這種編譯器中避免警告信息，應(yīng)考慮顯式給出比較符。換句話說(shuō)，將：
if(x = y)
foo();
改寫為：
if((x = y) != 0)
foo();
這樣可以清晰地表示你的意圖。
1.2 & 和 | 不是 && 和 ||
容易將==錯(cuò)寫為=是因?yàn)楹芏嗥渌Z(yǔ)言使用=表示比較運(yùn)算。 其他容易寫錯(cuò)的運(yùn)算符還有&和&&，或|和||，這主要是因?yàn)镃語(yǔ)言中的&和|運(yùn)算符于其他語(yǔ)言中具有類似功能的運(yùn)算符大為不同。我們將在第4節(jié)中貼近地觀察這些運(yùn)算符。
1.3 多字符記號(hào)
一些C記號(hào)，如/、*和=只有一個(gè)字符。而其他一些C記號(hào)，如/*和==，以及標(biāo)識(shí)符，具有多個(gè)字符。當(dāng)C編譯器遇到緊連在一起的/和*時(shí)，它必須能夠決定是將這兩個(gè)字符識(shí)別為兩個(gè)分離的記號(hào)還是一個(gè)單獨(dú)的記號(hào)。C語(yǔ)言參考手冊(cè)說(shuō)明了如何決定：“如果輸入流到一個(gè)給定的字符串為止已經(jīng)被識(shí)別為記號(hào)，則應(yīng)該包含下一個(gè)字符以組成能夠構(gòu)成記號(hào)的最長(zhǎng)的字符串”。因此，如果/是一個(gè)記號(hào)的第一個(gè)字符，并且/后面緊隨了一個(gè)*，則這兩個(gè)字符構(gòu)成了注釋的開始，不管其他上下文環(huán)境。
下面的語(yǔ)句看起來(lái)像是將y的值設(shè)置為x的值除以p所指向的值：
y = x/*p /* p 指向除數(shù) */;
實(shí)際上，/*開始了一個(gè)注釋，因此編譯器簡(jiǎn)單地吞噬程序文本，直到*/的出現(xiàn)。換句話說(shuō)，這條語(yǔ)句僅僅把y的值設(shè)置為x的值，而根本沒(méi)有看到p。將這條語(yǔ)句重寫為：
y = x / *p /* p 指向除數(shù) */;
或者干脆是
y = x / (*p) /* p指向除數(shù) */;
它就可以做注釋所暗示的除法了。
這種模棱兩可的寫法在其他環(huán)境中就會(huì)引起麻煩。例如，老版本的C使用=+表示現(xiàn)在版本中的+=。這樣的編譯器會(huì)將
a=-1;
視為
a =- 1;
或
a = a - 1;
這會(huì)讓打算寫
a = -1;
的程序員感到吃驚。
另一方面，這種老版本的C編譯器會(huì)將
a=/*b;
斷句為
a =/ *b;
盡管/*看起來(lái)像一個(gè)注釋。
1.4 例外
組合賦值運(yùn)算符如+=實(shí)際上是兩個(gè)記號(hào)。因此，
a + /* strange */ = 1
和
a += 1
是一個(gè)意思。看起來(lái)像一個(gè)單獨(dú)的記號(hào)而實(shí)際上是多個(gè)記號(hào)的只有這一個(gè)特例。特別地，
p - > a
是不合法的。它和
p -> a
不是同義詞。
另一方面，有些老式編譯器還是將=+視為一個(gè)單獨(dú)的記號(hào)并且和+=是同義詞。
1.5 字符串和字符
單引號(hào)和雙引號(hào)在C中的意義完全不同，在一些混亂的上下文中它們會(huì)導(dǎo)致奇怪的結(jié)果而不是錯(cuò)誤消息。
包圍在單引號(hào)中的一個(gè)字符只是書寫整數(shù)的另一種方法。這個(gè)整數(shù)是給定的字符在實(shí)現(xiàn)的對(duì)照序列中的一個(gè)對(duì)應(yīng)的值。因此，在一個(gè)ASCII實(shí)現(xiàn)中，\'a\'和0141或97表示完全相同的東西。而一個(gè)包圍在雙引號(hào)中的字符串，只是書寫一個(gè)有雙引號(hào)之間的字符和一個(gè)附加的二進(jìn)制值為零的字符所初始化的一個(gè)無(wú)名數(shù)組的指針的一種簡(jiǎn)短方法。
線面的兩個(gè)程序片斷是等價(jià)的：
printf("Hello world\\n");
char hello[] = {
\'H\', \'e\', \'l\', \'l\', \'o\', \' \',
\'w\', \'o\', \'r\', \'l\', \'d\', \'\\n\', 0
};
printf(hello);
使用一個(gè)指針來(lái)代替一個(gè)整數(shù)通常會(huì)得到一個(gè)警告消息（反之亦然），使用雙引號(hào)來(lái)代替單引號(hào)也會(huì)得到一個(gè)警告消息（反之亦然）。但對(duì)于不檢查參數(shù)類型的編譯器卻除外。因此，用
printf(\'\\n\');
來(lái)代替
printf("\\n");
通常會(huì)在運(yùn)行時(shí)得到奇怪的結(jié)果。
由于一個(gè)整數(shù)通常足夠大，以至于能夠放下多個(gè)字符，一些C編譯器允許在一個(gè)字符常量中存放多個(gè)字符。這意味著用\'yes\'代替"yes"將不會(huì)被發(fā)現(xiàn)。后者意味著“分別包含y、e、s和一個(gè)空字符的四個(gè)連續(xù)存貯器區(qū)域中的第一個(gè)的地址”，而前者意味著“在一些實(shí)現(xiàn)定義的樣式中表示由字符y、e、s聯(lián)合構(gòu)成的一個(gè)整數(shù)”。這兩者之間的任何一致性都純屬巧合 |