为什么 MISRA:2012 需要函数原型？

Question

我想知道为什么 MISRA:2012 需要函数原型。在下面的示例中，这两个原型并不是真正需要的。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// >>> Truly useless in my opinion
void display(void);
int main(void);
// <<<

void display(void) {
    printf("Hello World!\n");
}

int main() {
    display();
    return EXIT_SUCCESS;
}

我可以在here 等 SO 上阅读的基本原理对我来说不是很清楚。例如，如果main 在声明之前尝试访问display，编译器或静态分析器将引发错误：在声明之前使用函数显示。

换句话说，为这个 MISRA 规则创建一个偏差是个好主意吗？

Answer 1

如果不声明函数，任何函数调用都会为每个参数调用default argument promotions，因为它被认为具有C89标准的语义。

Case 1:

考虑调用 f(5)，其中函数的参数类型为 double。 f 的代码会将 5 视为 double，而默认的 arith 提升只会传递一个整数。

包含声明的头文件丢失可能会使您的代码传递整数，实际上函数将它们视为导致段错误的指针。这是一个具体的例子：

Case 2:

假设你想使用函数strtok，并且你没有在声明中包含标题string.h -- char *strtok(char *str, const char *delim)

现在您错误地考虑了分隔符“A”而不是“A”。因此，如果您忘记了签名但请记住参数的含义，如果您不包含标头，则代码将在没有警告的情况下编译，当然来自 strtok 的代码将考虑您的 char 'A' （转换为整数(=95)) 作为实际参数。代码认为它是一个指向字符串的指针，并会尝试从位置 95 访问指针，并以 segfault 结束。

Case 3:

这是另一个典型的在某些架构上出现段错误的代码示例——即使你没有犯任何错误，它仍然会出现段错误。

char *subtoken;
subtoken = strtok(str, delim, &saveptr);

在这种情况下，函数strtok（缺少来自string.h 的声明）被认为返回一个int，因此从int->char* 进行了隐式转换。如果 int 用 32 位表示，指针用 64 位表示，显然 subtoken 的值是错误的，会产生 seg 错误。

Answer 2

void display(void); 是一个函数前向声明。它有原型格式。

如链接中所示，函数prototype 是一个函数声明，其中包含指定的所有参数的类型。如果没有参数，那么参数列表必须是(void)（无参数）而不是()（任何参数）。

确切的规则 8.2 说：

规则 8.2 函数类型应为带有命名参数的原型形式

提供的基本原理（阅读它，非常好）提到这是为了避免未指定所有参数的旧 K&R 和 C90 程序。 C99 在某种程度上仍然允许这样做，只要函数声明中的参数类型不与函数定义中的参数类型冲突。

基本上，该规则旨在禁止这些功能：

void func1 (x)  // K&R style
int x;
{}

void func2(x)  // sloppy style
{}

所有参数（如果有）必须指定类型和名称。

然而，我在 MISRA-C 中没有发现需要您为每个函数编写函数声明的内容。这意味着无论有没有函数声明，您的示例代码都将符合此 MISRA 规则。

---

尽管正如我在之前的回答中提到的，编写没有函数声明（原型格式）的 .c 文件是一种草率的做法。如果你的函数需要按一定的顺序调用，应该通过程序设计、函数命名和 cmets/documentation 来明确。不是按照它们恰好在 .c 文件中声明的顺序。

在 .c 文件中声明函数的源代码行与该函数的行为/使用之间不应存在紧密耦合。

相反，函数应该按照逻辑上有意义的顺序来定义。编写 .c 文件的常用方法是将所有公共函数（其函数声明在 .h 文件中）保留在 .c 文件的顶部。然后让内部函数（带有static/internal 链接的函数）位于底部。该模型需要所有内部函数的函数声明。另一种选择是将所有内部功能放在顶部，将公共功能放在底部。只要你是一致的，任何一个都可以。

最重要的是如果.c 文件中的函数定义被重新排序，它不应该破坏程序或导致编译器错误。确保这一点的最简单方法是始终为程序中的每个函数提供函数声明。

请注意，文件顶部的函数声明根本不是“真正无用的”，因为它们提供了 C 文件中存在的所有函数的快速摘要。这是一种编写自文档化代码的方法。

---

请注意，作为特殊情况，C 标准不允许 main() 使用原型。

另外请注意，规则 8.7 和 8.8 不允许您在没有 static 的情况下使用 void display(void)，因为该函数仅在一个翻译单元中使用。