Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о диалекте языка программирования. Для использования в других целях, см C99 (значения) .

Изменения языка C
Обложка стандарта C99

C99 (ранее известный как C9X ) - неофициальное название ISO / IEC 9899: 1999 , предыдущей версии стандарта языка программирования C. [1] Он расширяет предыдущую версию ( C90 ) новыми функциями для языка и стандартной библиотеки и помогает реализациям лучше использовать доступное компьютерное оборудование, такое как арифметика с плавающей запятой IEEE 754-1985 и технология компиляции. [2] Версия C11 стандарта языка программирования C, опубликованная в 2011 году, заменяет C99.

История [ править ]

После того, как в 1989 году ANSI выпустил официальный стандарт для языка программирования C, который стал международным стандартом в 1990 году, спецификация языка C оставалась относительно статичной в течение некоторого времени, в то время как C ++ продолжал развиваться, в основном за счет собственных усилий по стандартизации. Нормативная поправка 1 создала новый стандарт для C в 1995 году, но только для исправления некоторых деталей стандарта 1989 года и для добавления более широкой поддержки международных наборов символов. Стандарт подвергся дальнейшему пересмотру в конце 1990-х, что привело к публикации ISO / IEC 9899: 1999 в 1999 году, который был принят в качестве стандарта ANSI в мае 2000 года. Язык, определенный в этой версии стандарта, обычно называют " C99 ". Международный стандарт C поддерживается рабочей группой ИСО / МЭК JTC1 / SC22 / WG14.

Дизайн [ править ]

C99 по большей части обратно совместим с C89, но в некоторых отношениях он строже. [3]

В частности, объявление, в котором отсутствует спецификатор типа, больше не intподразумевается. Комитет по стандартам C решил, что для компиляторов более полезно диагностировать непреднамеренное упущение спецификатора типа, чем молча обрабатывать унаследованный код, основанный на неявном int. На практике компиляторы могут отображать предупреждение, а затем предполагать intи продолжать перевод программы.

C99 представил несколько новых функций, многие из которых уже были реализованы в виде расширений в нескольких компиляторах: [4]

  • встроенные функции
  • смешанные объявления и код: объявление переменной больше не ограничивается областью файла или началом составного оператора (блока), что упрощает статическую форму одиночного присваивания
  • несколько новых типов данных , включая long long intнеобязательные расширенные целочисленные типы, явный логический тип данных и complexтип для представления комплексных чисел
  • массивы переменной длины (хотя впоследствии в C11 они были отнесены к условной функции, которую реализации не обязаны поддерживать)
  • гибкие элементы массива
  • поддержка однострочных комментариев, начинающихся с //, как в BCPL , C ++ и Java
  • новые библиотечные функции, такие как snprintf
  • новые заголовки , такие как , , , и<stdbool.h><complex.h><tgmath.h><inttypes.h>
  • Тип унифицированной математика (макро) функция, в <tgmath.h>, которые используются для выбора математической библиотеки функции , основанную на float, doubleили long doubleаргументов, и т.д.
  • улучшенная поддержка плавающей запятой IEEE
  • назначенные инициализаторы (например, инициализировать структуру по именам полей: struct point p = { .x = 1, .y = 2 };) [5]
  • составные литералы (например, можно построить структуры в вызовах функций: function((struct x) {1, 2})) [6]
  • поддержка вариативных макросов (макросов с переменным количеством аргументов)
  • restrictквалификация позволяет более агрессивно оптимизировать код , устраняя преимущества доступа к массиву во время компиляции, ранее имевшиеся у FORTRAN по сравнению с ANSI C [7]
  • универсальные имена символов, которые позволяют пользовательским переменным содержать символы, отличные от стандартного набора символов
  • ключевое слово staticв индексах массива в объявлениях параметров [8]

Части стандарта C99 включены в текущую версию стандарта C ++ , включая целочисленные типы, заголовки и библиотечные функции. Массивы переменной длины не входят в число этих включенных частей, потому что Стандартная библиотека шаблонов C ++ уже включает аналогичные функции.

Поддержка операций с плавающей запятой IEEE 754 [ править ]

Основной особенностью C99 является поддержка числовых значений, и в частности поддержка доступа к функциям оборудования с плавающей запятой IEEE 754-1985 (также известного как IEC 60559), присутствующего в подавляющем большинстве современных процессоров (определенных в «Приложении F»). МЭК 60559 арифметика с плавающей запятой »). Платформы без оборудования IEEE 754 также могут реализовать это в программном обеспечении. [2]

На платформах с плавающей запятой IEEE 754:

  • floatопределяется как одинарная точность IEEE 754 , doubleопределяется как двойная точность и long doubleопределяется как расширенная точность IEEE 754 (например, 80-битная двойная расширенная точность Intel на платформах x86 или x86-64 ) или некоторая форма четверной точности, если она доступна; в противном случае это двойная точность.
  • Четыре арифметических операции и квадратный корень правильно округлены в соответствии с определением IEEE 754.
    FLT_EVAL_METHODплаватьдвойнойдлинный двойной
    0плаватьдвойнойдлинный двойной
    1двойнойдвойнойдлинный двойной
    2длинный двойнойдлинный двойнойдлинный двойной
  • Оценка выражений должна выполняться одним из трех четко определенных методов, указывающих, переводятся ли переменные с плавающей запятой сначала в более точный формат в выражениях: FLT_EVAL_METHOD == 2указывает, что все внутренние промежуточные вычисления выполняются по умолчанию с высокой точностью (long double) где доступно (например, 80-битное двойное расширение ), FLT_EVAL_METHOD == 1выполняет все внутренние промежуточные выражения с двойной точностью (если только операнд не является длинным двойным), при этом FLT_EVAL_METHOD == 0указывает, что каждая операция оценивается только с точностью самого широкого операнда каждого оператора. Тип промежуточного результата для операндов заданной точности сведен в соседнюю таблицу.

FLT_EVAL_METHOD == 2имеет тенденцию ограничивать риск ошибок округления, влияющих на численно нестабильные выражения (см. обоснование разработки IEEE 754 ), и является методом, разработанным по умолчанию для оборудования x87 , но приводит к неинтуитивному поведению для неосторожного пользователя; [9] FLT_EVAL_METHOD == 1 был методом оценки по умолчанию, первоначально использовавшимся в K&R C , который продвигал все числа с плавающей запятой на удвоение в выражениях; и FLT_EVAL_METHOD == 0также широко используется и определяет строгое "вычисление типа" операндов. (Для GCC , FLT_EVAL_METHOD == 2по умолчанию на 32 - битной x86, так и FLT_EVAL_METHOD == 0по умолчанию на 64 бита x86-64, ноFLT_EVAL_METHOD == 2может быть указан на x86-64 с опцией -mfpmath = 387.) До C99 компиляторы могли непоследовательно округлять промежуточные результаты, особенно при использовании оборудования x87 с плавающей запятой, что приводило к специфичному для компилятора поведению; [10] такие несоответствия не допускаются в компиляторах, соответствующих C99 (приложение F).

Пример [ править ]

Следующий аннотированный пример кода C99 для вычисления функции непрерывной дроби демонстрирует основные возможности:

#include  <stdio.h>#include  <math.h>#include  <float.h>#include  <fenv.h>#include  <tgmath.h>#include  <stdbool.h>#include  <assert.h>double  compute_fn ( double  z )  // [1]{ #pragma STDC FENV_ACCESS ON // [2] утверждать ( FLT_EVAL_METHOD  ==  2 );  // [3] if  ( isnan ( z ))  // [4] кладет ( "z не число" ); если  ( isinf ( z )) put ( "z бесконечно" ); длинный  двойной  r  =  7.0  -  3.0 / ( z  -  2.0  -  1.0 / ( z  -  7.0  +  10.0 / ( z  -  2.0  -  2.0 / ( z  -  3.0 ))));  // [5, 6] feclearexcept ( FE_DIVBYZERO );  // [7] bool  поднят  =  fetestexcept ( FE_OVERFLOW );  // [8] если  ( поднят ) ставит ( "Непредвиденные переполнение." ); return  r ;}int  main ( пусто ){ #ifndef __STDC_IEC_559__ ставит ( «Внимание: __STDC_IEC_559__ не определен IEEE 754 с плавающей точкой не поддерживается полностью.» );  // [9] #endif #pragma STDC FENV_ACCESS ON #ifdef TEST_NUMERIC_STABILITY_UP fesetround ( FE_UPWARD );  // [10] #elif TEST_NUMERIC_STABILITY_DOWN fesetround ( FE_DOWNWARD ); #endif printf ( "% .7g \ n " ,  compute_fn ( 3.0 )); printf ( "% .7g \ n " ,  compute_fn ( NAN )); возврат  0 ;}

Сноски:

  1. Скомпилировать с помощью: gcc -std=c99 -mfpmath=387 -o test_c99_fp -lm test_c99_fp.c
  2. Поскольку в этой функции используются флаги состояния IEEE 754, эта #pragma необходима, чтобы избежать неправильного изменения компилятором таких тестов при оптимизации. (Прагмы обычно определяются реализацией, но префиксы с префиксом STDCопределены в стандарте C.)
  3. C99 определяет ограниченное количество методов оценки выражений: текущий режим компиляции можно проверить, чтобы убедиться, что он соответствует предположениям, в соответствии с которыми был написан код.
  4. Специальные значения, такие как NaN и положительная или отрицательная бесконечность, могут быть проверены и установлены.
  5. long doubleопределяется как IEEE 754 с двойным расширением или с четырехкратной точностью, если доступно. Использование более высокой точности, чем требуется для промежуточных вычислений, может минимизировать ошибку округления [11] ( typedef double_t может использоваться для кода, переносимого при всех FLT_EVAL_METHODs).
  6. Основная функция, которую нужно оценить. Хотя кажется, что некоторые аргументы этой непрерывной дроби, например 3,0, могут привести к ошибке деления на ноль, на самом деле функция четко определена в 3,0, и деление на 0 просто вернет + бесконечность, которая затем будет правильно приводят к конечному результату: IEEE 754 определен таким образом, чтобы не перехватывать такие исключения по умолчанию и спроектирован так, что их очень часто можно игнорировать, как в этом случае. (Если FLT_EVAL_METHODопределено как 2, тогда все внутренние вычисления, включая константы, будут выполняться с длинной двойной точностью; если FLT_EVAL_METHODопределено как 0, то для обеспечения этого необходимы дополнительные меры, включая, возможно, дополнительные приведения и явное указание констант как long double.)
  7. Поскольку поднятый флаг деления на ноль в этом случае не является ошибкой, его можно просто отклонить, чтобы сбросить флаг для использования в последующем коде.
  8. В некоторых случаях другие исключения могут рассматриваться как ошибка, например, переполнение (хотя на самом деле можно показать, что в данном случае этого не может произойти).
  9. __STDC_IEC_559__ должен быть определен только в том случае, если "Арифметика с плавающей запятой МЭК 60559 Приложение F" полностью реализована компилятором и библиотекой C (пользователи должны знать, что этот макрос иногда определяется, а не должен).
  10. Режим округления по умолчанию - округление до ближайшего (с правилом равного округления в промежуточных случаях) для IEEE 754, но явная установка режима округления в сторону + и - бесконечности (путем определения TEST_NUMERIC_STABILITY_UPи т. Д. В этом примере при отладке) может использоваться для диагностировать числовую нестабильность. [12] Этот метод можно использовать, даже если он compute_fn()является частью отдельно скомпилированной двоичной библиотеки. Но в зависимости от функции числовые нестабильности не всегда обнаруживаются.

Обнаружение версии [ править ]

Стандартный макрос __STDC_VERSION__определяется со значением, 199901Lуказывающим, что доступна поддержка C99. Как и __STDC__макрос для C90, __STDC_VERSION__его можно использовать для написания кода, который будет по-разному компилироваться для компиляторов C90 и C99, как в этом примере, который гарантирует, что он inlineбудет доступен в любом случае (заменив его staticна C90, чтобы избежать ошибок компоновщика).

#if __STDC_VERSION__> = 199901L  / * "inline" - это ключевое слово * / #else # define inline static #endif

Реализации [ править ]

Большинство компиляторов C обеспечивают поддержку по крайней мере некоторых функций, представленных в C99.

Исторически сложилось так, что Microsoft не спешила внедрять новые функции C в свои инструменты Visual C ++ , вместо этого сосредотачиваясь в основном на поддержке разработок в стандартах C ++. [13] Однако с появлением Visual C ++ 2013 Microsoft реализовала ограниченное подмножество C99, которое было расширено в Visual C ++ 2015. [14]

КомпиляторУровень поддержкиДетали совместимости C99
Желудь C / C ++ЧастичноеВ официальной документации указано, что поддерживается «большинство» функций компилятора, а также «некоторые» функции библиотеки.
Комплект компилятора AMD x86 Open64По большей частиИмеет поддержку C99, равную поддержке GCC. [15]
cc65ЧастичноеПолная поддержка C89 и C99 не реализована, отчасти из-за ограничений платформы ( технология MOS 6502 ). Не планируется поддерживать некоторые типы C99, такие как _Complex и 64-битные целые числа (long long). [16]
ChЧастичноеПоддерживает основные функции C99. [17]
ЛязгПо большей частиПоддерживает все функции, кроме прагм C99 с плавающей запятой. [18]
CompCertПо большей частиСертифицированный компилятор, формально доказавший свою правильность. Поддерживает все функции, кроме комплексных чисел C99 и VLA, а также незначительные ограничения на операторы переключения (без устройства Даффа ). [19]
анализаторПолныйПоддерживает функции C99. [20]
C ++ BuilderТолько в 64-битном режиме, так как последний является вилкой CLang
[ необходима ссылка ]
Компилятор Digital Mars C / C ++ЧастичноеОтсутствует поддержка некоторых функций, таких как < tgmath.h > и _Pragma. [21]
GCCПо большей частиПо состоянию на июнь 2014 года расширенные идентификаторы, стандартные прагмы и поддержка операций с плавающей запятой IEEE 754 / IEC 60559 отсутствуют в основном GCC. Кроме того, некоторые функции (такие как расширенные целочисленные типы и новые библиотечные функции) должны предоставляться стандартной библиотекой C и выходят за рамки GCC. [22] Выпуски 4.6 и 4.7 GCC также обеспечивают такой же уровень соответствия. [23] [24] Частичная поддержка IEEE 754, даже если оборудование совместимо: некоторые параметры компилятора могут потребоваться, чтобы избежать некорректной оптимизации (например, -std = c99 и -fsignaling-nans ), но полная поддержка режимов направленного округления отсутствует даже при использовании -frounding-math . [25]
Программное обеспечение Green HillsПолный
IBM C для AIX, V6 [26] и XL C / C ++ V11.1 для AIX [27]Полный
IBM Rational logiscopeПолныйДо Logiscope 6.3 поддерживались только базовые конструкции C99. C99 официально поддерживается в Logiscope 6.4 и более поздних версиях. [28]
Портлендская группа PGI C / C ++Полный

Встроенная рабочая среда IAR Systems		По большей частиНе поддерживает UCN (универсальные имена символов). Компилятор для встроенных целей, таких как ARM, Coldfire, MSP430, AVR, AVR32, 8051, ... Нет целей x86.
Компилятор Intel C ++В основном
[ ссылка ]
Microsoft Visual C ++Частично [14]Visual C ++ 2012 и более ранние версии не поддерживали C99. [29] [30] [31]
Visual C ++ 2013 реализует ограниченное подмножество C99, необходимое для компиляции популярных проектов с открытым исходным кодом. [32] [33]
Visual C ++ 2015 реализует стандартную библиотеку C99, за исключением любых функций библиотеки, которые зависят от функций компилятора, которые еще не поддерживаются компилятором (например, < tgmath.h > не реализован). [14]
Visual C ++ 2019 (16.6) добавляет дополнительную поддержку препроцессора, совместимого с C99. [34]
Откройте WatcomЧастичноеРеализует наиболее часто используемые части стандарта. Однако они включаются только с помощью недокументированного переключателя командной строки «-za99». Три функции C99 были объединены как расширения C90, начиная с версии до версии 1.0: комментарии в стиле C ++ (//), гибкие элементы массива, конечная запятая, разрешенная в объявлении перечисления. [35]
Пеллес СПолныйПоддерживает все функции C99. [36]
Переносимый компилятор CЧастичноеРаботаем над тем, чтобы стать совместимым с C99. [ необходима цитата ]
Солнечная СтудияПолный [37]
Amsterdam Compiler KitНет [ необходима ссылка ]Интерфейс C99 в настоящее время исследуется. [ необходима цитата ]
Крошечный компилятор CЧастичноеНе поддерживает комплексные числа. [38] [39] Поддерживаются массивы переменной длины, но не в качестве аргументов в функциях [ необходима ссылка ] . Разработчики заявляют, что «TCC движется к полному соответствию ISOC99». [40]
vbccЧастичное

Будущая работа [ править ]

После ратификации стандарта C 1999 года рабочая группа по стандартам подготовила технические отчеты, в которых указывается улучшенная поддержка встроенной обработки, дополнительные типы символьных данных ( поддержка Unicode ) и библиотечные функции с улучшенной проверкой границ . Продолжается работа над техническими отчетами, касающимися десятичных чисел с плавающей запятой , дополнительных математических специальных функций и дополнительных функций распределения динамической памяти . Комитеты по стандартам C и C ++ сотрудничают в разработке спецификаций для многопоточного программирования.

Следующая версия стандарта C, C11 , была ратифицирована в 2011 году. [41] Комитет по стандартам C принял руководящие принципы, ограничивающие принятие новых функций, которые не были протестированы существующими реализациями. Много усилий было потрачено на разработку модели памяти , чтобы прояснить точки последовательности и поддержать многопоточное программирование.

См. Также [ править ]

  • C ++ 17 , C ++ 14 , C ++ 11 , C ++ 03 , C ++ 98 , версии стандарта языка программирования C ++
  • Совместимость C и C ++
  • Технический отчет C ++ 1
  • Плавающая точка , для дальнейшего обсуждения использования оборудования IEEE 754.

Ссылки [ править ]

  1. ^ «ISO / IEC 9899: 1999 - Языки программирования - C» . Iso.org. 8 декабря 2011 . Проверено 8 апреля 2014 года .
  2. ^ a b http://grouper.ieee.org/groups/754/meeting-materials/2001-07-18-c99.pdf
  3. ^ «Стандарты - Использование коллекции компиляторов GNU (GCC)» . Gcc.gnu.org . Проверено 8 апреля 2014 года .
  4. ^ «Параметры диалекта C - Использование коллекции компиляторов GNU (GCC)» . Gcc.gnu.org. 6 мая 2009 . Проверено 8 апреля 2014 года .
  5. ^ «Использование коллекции компиляторов GNU (GCC): назначенные инициализаторы» . gnu.org . Проверено 18 сентября 2019 .
  6. ^ «Использование коллекции компиляторов GNU (GCC): составные литералы» . gnu.org . Проверено 31 января 2016 года .
  7. ^ Ulrich Drepper (23 октября 2007). «Что должен знать каждый программист о памяти» . LWN.net . Проверено 3 апреля 2015 года .
  8. ^ ISO / IEC 9899: 1999 спецификация, TC3 (PDF) . п. 119, § 6.7.5.3 Деклараторы функций (включая прототипы) п. 7.
  9. ↑ Дуг Прист (1997). «Различия между реализациями IEEE 754» .
  10. ^ Джек Woehr (1 ноября 1997). «Разговор с Уильямом Каханом» .
  11. ↑ Уильям Кахан (11 июня 1996 г.). «Пагубное влияние компьютерных тестов на прикладную математику, физику и химию» (PDF) .
  12. ↑ Уильям Кахан (11 января 2006 г.). «Насколько бесполезны бездумные оценки округления в вычислениях с плавающей запятой?» (PDF) .
  13. ↑ Питер Брайт (29 июня 2013 г.). «C99 наконец признал, что Microsoft прокладывает свой путь к C ++ 14» . Ars Technica . Проверено 9 января 2015 года .
  14. ^ a b c Бреннер, Пат. «Что нового для Visual C ++ в Visual Studio 2015» . Сеть разработчиков Microsoft . Проверено 27 апреля 2015 года .
  15. ^ "x86 Open64" . Developer.amd.com. 1 апреля 1989. Архивировано из оригинала 3 мая 2009 года . Проверено 8 июня 2009 года .
  16. ^ "cc65 - бесплатный компилятор C для систем на базе 6502" . Проверено 14 сентября 2011 года .
  17. ^ "Особенности интерпретатора C / C ++ Ch C99" . SoftIntegration, Inc. 15 февраля 2008 . Проверено 15 февраля 2008 года .
  18. ^ "Руководство пользователя компилятора Clang" . Проверено 14 октября 2017 года .
  19. ^ "CompCert C Documentation and User Manual v2.5" . Проверено 12 сентября 2015 года .
  20. ^ "Домашняя страница libfirm" . Проверено 4 февраля 2014 года .
  21. ^ "Реализация языка C - Цифровой Марс" . Проверено 14 сентября 2011 года .
  22. ^ «Статус функций C99 в GCC» . Фонд свободного программного обеспечения, Inc. 12 июня 2014 . Проверено 25 августа 2014 года .
  23. ^ «Статус функций C99 в GCC 4.6» . Фонд свободного программного обеспечения, Inc. 23 мая 2013 . Проверено 23 мая 2013 года .
  24. ^ «Статус функций C99 в GCC 4.7» . Фонд свободного программного обеспечения, Inc. 23 мая 2013 . Проверено 23 мая 2013 года .
  25. ^ «Семантика математики с плавающей точкой в ​​GCC» . 20 июля 2018 . Проверено 12 августа 2018 .
  26. ^ «IBM C для AIX, V6.0 теперь поддерживает стандарт C99» . Проверено 31 января 2016 года .
  27. ^ "IBM - XL C / C ++ для AIX" . Проверено 31 января 2016 года .
  28. ^ «Поддержка IBM Rational Logiscope для стандарта C99 - США» . Проверено 31 января 2016 года .
  29. ^ "Читатель, вопросы и ответы: А как насчет VC ++ и C99?" . Саттерс Милл . Проверено 31 января 2016 года .
  30. ^ «A.27 Использование массивов переменной длины C99» . Microsoft . Проверено 31 января 2016 года .
  31. ^ «Разработчики Microsoft для C99: используйте ISO C ++» . InfoQ . Проверено 31 января 2016 года .
  32. ^ «Поддержка библиотеки C99 в Visual Studio 2013» . Microsoft . Проверено 31 января 2016 года .
  33. ^ «Возможности C ++ 11/14 STL, исправления и критические изменения в VS 2013 - Блог группы разработчиков Visual C ++ - Домашняя страница сайта - Блоги MSDN» . Blogs.msdn.com. 28 июня 2013 . Проверено 8 апреля 2014 года .
  34. ^ «Объявление о полной поддержке препроцессора, совместимого с C / C ++, в MSVC» . Microsoft. 27 марта 2020 . Проверено 17 сентября 2020 года .
  35. ^ «Соответствие C99 в Open Watcom» . Архивировано из оригинала 3 мая 2015 года . Проверено 25 сентября 2015 года .
  36. ^ "Обзор Pelles C" . Январь 2013.
  37. ^ "Sun Studio 12: C Compiler 5.9 Readme" . Sun Microsystems, Inc. 31 мая 2007 . Проверено 23 сентября 2012 года .
  38. ^ "Справочная документация по крошечному компилятору C" . Проверено 31 января 2016 года .
  39. ^ Согласно списку TODO проекта,единственной отсутствующей функцией C99 являются сложные типы. Массивы переменной длины были добавлены в TCC 0.9.26 [1]
  40. ^ "TCC: Tiny C Compiler" . Проверено 31 января 2016 года .
  41. ^ «Стандарты - Использование коллекции компиляторов GNU (GCC)» . Gcc.gnu.org . Проверено 8 апреля 2014 года .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Ченг, Гарри (1 марта 2002 г.). «C99 и числовые вычисления» . Журнал доктора Добба .
  • Зеебах, Питер (24 марта 2004 г.). «Разработка с открытым исходным кодом с использованием C99» . developerWorks . IBM .
  • «Окончательная версия стандарта C99 с исправлениями TC1, TC2 и TC3, отформатированная как черновик» (PDF) . (3,61 МБ)
  • Обоснование международного стандарта - Языки программирования - Версия C 5.10 , апрель 2003 г., Обоснование для C99

Внешние ссылки [ править ]

  • Новые возможности C9X
  • Особенности C99
Предшественник
C89 / C90 / "ANSI C"		 Стандарты языка CПреемник
C11