【第 1 章 初识 C 语言】1.6 C 语言标准：C89/90、C99、C11、C17、C23
目录
1.6 C 语言标准
1.6.1 第 1 个 ANSI / ISO C 标准
1.6.2 C99 标准
1.6.3 C11 标准
1.6.4 C17 标准
1.6.5 C23 标准
1.6 C 语言标准
目前，有许多 C 实现可用。在理想情况下，编写 C 程序时，假设该程序中未使用机器特定的编程技术，那么它的运行情况在任何实现中都应该相同。要在实践中做到这一点，不同的实现要遵循同一个标准。
C 语言发展之初，并没有所谓的 C 标准。1987 年，布莱恩·柯林汉（Brian Kernighan）和丹尼斯·里奇（Dernis Ritchie）合著的 The C Programming Language （《C语言程序设计》）第 1 版是公认的 C 标准，通常称之为 K&R C 或经典 C。
特别是，该书中的附录中的 “C 语言参考手册” 已成为实现 C 的指导标准。例如，编译器都声称提供完整的 K&R 实现。虽然这本书中的附录定义了 C 语言，但却没有定义 C 库。
与大多数语言不同的是，C 语言比其他语言更依赖库，因此需要一个标准库。实际上，由于缺乏官方标准，UNIX 实现提供的库已成为了标准库。
1.6.1 第 1 个 ANSI / ISO C 标准
随着 C 的不断发展，越来越广泛地应用于更多系统中，C 社区意识到需要一个更全面、更新颖、更严格的标准。
鉴于此，美国国家标准协会（American National Standards Institute，ANSI）于 1983 年组建了一个委员会（X3J11），开发了一套新标准，并于 1989 年正式公布。该标准（ANSI C）定义了 C 语言和 C 标准库。国际标准化组织（International Organization for Standardization，ISO）于 1990 年采用了这套 C 标准（ISO C）。
ISO C 和 ANSI C 是完全相同的标准。ANSI / ISO标准的最终版本通常叫作 C89（因为 ANSI 于 1989 年批准该标准）或 C90（因为 ISO 于 1990 年批准该标准)。另外，由于ANSI 先公布 C 标准，因此业界人士通常使用 ANSI C。
在该委员会制定的指导原则中，最有趣的可能是：保持 C 的精神。委员会在表述这一精神时列出了以下几点：
- 信任程序员；
- 不要妨碍程序员做需要做的事；
- 保持语言精练简单；
- 只提供一种方法执行一项操作；
- 让程序运行更快，即使不能保证其可移植性。
在最后一点上，标准委员会的用意是：作为实现，应该针对目标计算机来定义最合适的某特定操作，而不是强加一个抽象、统一的定义。在学习 C 语言过程中，许多方面都反映了这一哲学思想。
1.6.2 C99 标准
1994 年，ANSI / ISO 联合委员会（C9X 委员会）开始修订 C 标准，最终发布了 C99 标准。该委员会遵循了最初 C90 标准的原则，包括保持语言的精练简单。委员会的用意不是在 C 语言中添加新特性，而是为了达到新的目标。
- 第 1 个目标是，支持国际化编程。例如，提供多种方法处理国际字符集。
- 第 2 个目标是，“调整现有实践致力于解决明显的缺陷”。因此，在遇到需要将 C 移至 64 位处理器时，委员会根据现实生活中处理问题的经验来添加标准。
- 第 3 个目标是，为适应科学和工程项目中的关键数值计算，提高 C 的适应性，让 C 比 FORTRAN 更有竞争力。
这 3 点（国际化、弥补缺陷和提高计算的实用性）是主要的修订目标。在其他方面的改变则更为保守，例如，尽量与 C90、C++ 兼容，让语言在概念上保持简单。用委员会的话说：“……委员会很满意让 C++ 成为大型、功能强大的语言”。
C99 的修订保留了 C 语言的精髓，C 仍是一门简洁高效的语言。本书指出了许多 C99 修改的地方。虽然该标准已发布了很长时间，但并非所有的编译器都完全实现 C99 的所有改动。因此，你可能发现 C99 的一些改动在自己的系统中不可用，或者只有改变编译器的设置才可用。
1.6.3 C11 标准
维护标准任重道远。标准委员会在 2007 年承诺 C 标准的下一个版本是 C1X，2011 年终于发布了 C11 标准。此次，委员会提出了一些新的指导原则。出于对当前编程安全的担忧，不那么强调 “信任程序员” 目标了。
而且，供应商并未像对 C90 那样很好地接受和支持 C99。这使得 C99 的一些特性成为 C11 的可选项。因为委员会认为，不应要求服务小型机市场的供应商支持其目标环境中用不到的特性。
另外需要强调的是，修订标准的原因不是因为原标准不能用，而是需要跟进新的技术。例如，新标准添加了可选项支持当前使用多处理器的计算机。
对于 C11 标准，我们浅尝辄止，深入分析这部分内容已超出本书讨论的范围。
注意：
本书使用术语 ANSI C、ISO C 或 ANSI / ISO C 讲解 C89/90 和较新标准共有的特性，用 C99 或 C11 介绍新的特性。有时也使用 C90（例如，讨论一个特性被首次加入 C 语言时）。
扩展：
除了广为人知的 C89/C90、C99 和 C11 标准之外，C 语言标准持续演进。以下是对后续的 C17 和 C23 标准的简要介绍，值得适当关注。
1.6.4 C17 标准
C17，正式名称为 ISO/IEC 9899:2018，是 C 语言的最新国际标准之一，于 2018 年发布。它作为对 C11 标准的技术修正版，主要目标是对现有标准进行清理和修正，以提高其可读性和一致性，而不是引入大量新的功能或特性。因此，C17 可以被视为一个 “维护版本”，旨在修复和澄清 C11 中存在的问题。主要修改内容如下：
- 移除过时功能：C17 移除了某些过时的功能，例如对 gets() 函数的支持，因为该函数存在安全风险。
- 新增宏定义：引入了如 __STDC_WANT_LIB_EXT1__ 等宏，用于控制是否启用可选的库扩展。
- 改进的对齐支持：增强了对齐和原子操作相关的功能，提供了更好的内存管理和并发编程支持。
- 标准化改进：对标准库进行了微调，包括对 <stdatomic.h> 和 <threads.h> 的改进。
- 文本和技术修正：修正了标准文档中的不一致性和错误，提高了规范的清晰度和准确性。
- 删除 trigraphs：三字符组合（trigraphs）在 C17 中被移除，简化了预处理器的行为。
对于大多数开发者来说，从 C11 升级到 C17 不需要对代码做重大更改。C17 更多地关注于改善语言的一致性和稳定性，确保编译器实现更加可靠。尽管新特性不多，但对于追求代码质量和安全性的开发团队而言，这些改进仍然是有价值的。
1.6.5 C23 标准
C23，正式名称为 ISO/IEC 9899:2023，是 C 语言最新的国际标准版本，于 2023 年发布。C23 在保持与先前版本向后兼容的同时，引入了多项新特性和改进，旨在使 C 语言更加现代化、安全和高效。主要新增特性如下：
- 泛型编程支持：通过扩展 _Generic 关键字，增强了对泛型编程的支持，使得编写更加通用的代码成为可能。
- 类型安全性增强：引入了新的类型属性如 _Noreturn 和改进的 _Static_assert，帮助开发者在编译时捕获更多类型的错误。
- Unicode 支持改进：新增了 _UTF8、_UTF16 和 _UTF32 字符串前缀，以更好地支持 Unicode 字符串，满足国际化需求。
- 线程支持标准化：虽然具体实现仍依赖于编译器和操作系统，但 C23 对线程库进行了标准化，提供了更一致的多线程编程接口。
- 错误处理机制优化：改进了错误处理机制，包括引入了新的函数和宏，以提供更强大的异常处理能力。
- 内存模型和原子操作增强：进一步优化了内存模型，特别是关于并发编程中的原子操作，提高了多线程应用的安全性和效率。
- 标准化可变参数宏：对<stdarg.h> 的改进，增加了对可变参数宏更好的支持。
- 浮点数处理改进：对浮点数处理函数进行了扩展，增加了更多的数学运算功能。
- 文本和技术修正：修正了标准文档中的不一致性和错误，提高了规范的清晰度和准确性。
C23 标准不仅增强了 C 语言的功能，还显著提升了其安全性和易用性。对于开发者来说，这意味着可以利用更先进的特性来构建复杂且高性能的应用程序，同时减少了潜在的错误和安全隐患。对于需要跨平台开发或关注代码质量的团队而言，这些改进尤为重要。