Mdr-C-Tutorial

2.4 标识符 ​

1. 标识符 ​

  1. 标识符是字符序列 (Character Sequence)，可以指代一个实体（对象，函数，宏等）。
  2. 翻译限度（不需要记，实际往往支持更多）：
    1. 实现至少应支持：内部标识符或宏名中 63 个有意义的初始字符，外部标识符中 31 个有意义的初始字符；
    2. 一个翻译单元中最多 4095 个外部标识符；
    3. 一个块中最多声明 511 个拥有块作用域的标识符；
    4. 一个预处理翻译单元中最多同时定义 4095 个宏标识符。

保留标识符与未定义行为

有些标识符叫保留标识符，用户代码声明这类标识符属于未定义行为：翻译阶段 7 中会被识别为关键字的预处理记号；以一个下划线开始，并出现在文件作用域普通名字空间或标记名字空间中的标识符；所有以一个下划线后随一个大写字母或另一下划线开始的标识符，如 _Mdr、__mdr；标准库所定义的所有外部标识符。

翻译限度只是最低保证

上面列出的数字表示标准规定的最低支持规模。真实工具链通常支持更多，可移植讨论只应依赖标准保证或目标实现文档。

2. 标识符、实体与名字空间 ​

名字空间区分同名标识符

同一个字符序列在不同上下文中可能属于不同名字空间。C 中至少要区分普通标识符、标记名（struct、union、enum 的标签）、成员名和标号名等类别。结构体成员名只在对应结构体或联合体内部解释。

c
struct item {
    int value;
};

int item = 1; /* 普通标识符，与 struct item 的标记名不冲突 */

3. 关键字 ​

  1. 类型：_Bool(bool) char double float int long short signed unsigned void _Complex_Decimal32 _Decimal64 _Decimal128 _Imaginary _BitInt(n)
  2. 指定符和限定符：const volatile inline restrict _Noreturn _Alignas(alignas) _Atomic _Generic
  3. 常量：true false nullptr
  4. 控制语句 相关：break case continue default do else for goto if return switch while
  5. 存储类 说明符：auto extern register static constexpr _Thread_local(thread_local)
  6. 运算符：sizeof typeof typeof_unqual _Alignof(alignof)
  7. 类型的声明：enum struct union
  8. 类型推断：auto
  9. 其他：_Static_assert(static_assert) typedef

上面的列表按 C23 列出。括号中的 bool、alignas、thread_local、alignof、static_assert，以及 true、false，在 C23 之前是标准头中定义的宏，C23 起成为关键字；nullptr、constexpr、typeof、typeof_unqual、_BitInt、_Decimal32 等以及 auto 的类型推断用法是 C23 新增的。

关键字在语法中有固定用途。到了翻译阶段 7，能够被识别为关键字的记号会按关键字处理。因此，用户代码不能把 int、return、struct 这类词重新声明成自己的名字。

4. 习题 ​

4.1 巩固 ​

#10222
⚡2⏳2

下面八个写法，哪些能在函数体内用作普通对象名，哪些不能？逐个给出判断和理由，再用编译器核对。

text
count_
2nd
Int
double
my-var
_ok
mdr_count
case

要求：

  1. 判断分三类：合法、关键字、词法上不成立（根本不是一个标识符记号）。
  2. 把判断为合法的名字写进一个程序，各声明一个 int 对象并打印它们的值。用 gcc -std=c17 -Wall -Wextra 编译，编译器不能给出任何诊断。
  3. 把不合法的名字逐个单独写进一条 int 声明，编译，抄下第一条 error，说明编译器把它当成了什么。
  4. 说明 Int 与 int 的关系，以及为什么关键字不能靠改名的大小写绕开。

验收：合法的一组恰好四个；2nd 的 error 与整数后缀有关，my-var 的 error 说明它被切成了三个记号。

#10223
⚡3⏳2

先读下面的程序，写出输出，再回答后面的问题。

c
#include <stdio.h>

struct item {
    int item;
    int value;
};

int item = 1;
int value = 4;

int main(void) {
    struct item value = {2, 3};
    int total = item + value.item;

    goto value;
value:
    printf("%d %d %d %d\n", item, value.item, value.value, total);
    return 0;
}
  1. 写出输出，并说明 total 是怎么算出来的。
  2. item 在这个程序里出现了三次：结构体标记、成员名、文件作用域对象。它们分别属于哪个名字空间？struct item 与 int item 为什么能共存？
  3. value 同时是文件作用域对象、自动对象和标号。value.item 里的 value 指哪个对象？goto value 用的是哪个名字空间？
  4. 删掉 int value = 4; 这一行，程序还能编译吗？输出是否改变？
  5. 在 main 开头加一行 int item = 10;，重新写出输出，并说明 item + value.item 里的 item 换成了谁。

验收：原程序输出 1 2 3 3；第 5 问输出 10 2 3 12。先写答案再编译。

4.2 编程 ​

#10224
⚡4⏳3

本节列出的 511、4095 是翻译限度，不是编译器的实际上限。用实验核对这句话。

要求：

  1. 写一个生成器（C、Python 或 shell 均可），生成 many_vars.c：在 main 的同一个块里声明 600 个对象，名字从 v0 到 v599，初值等于编号，再逐个累加进 total 并打印。用 gcc -std=c17 -Wall -Wextra 编译，要求没有警告，运行输出 179700。
  2. 生成 many_macros.c：连续写 5000 个宏定义，编号从 0 到 4999，末尾用 #if M4999 != 4999 配 #error 自检。编译并运行，确认通过。
  3. 回答：600 超过了哪一个限度？程序通过说明了什么，又不能说明什么？判断一段代码是否可移植时应该依据什么？
  4. 把对象数改成 6000 再编译一次，记录结果（不要求通过）。

验收：第 1、2 步编译时没有任何输出，第 1 步运行打印 179700；第 3 问要写清「标准保证的下限」与「本机工具链的实际上限」的区别，并说明不能拿本机结果当作可移植性依据。

4.3 综合与挑战 ​

#10225
⚡5⏳3

下面这段程序在 C17 下不加任何头文件时能编译运行：

c
#include <stdio.h>

int bool = 1;
int true = 2;
int alignas = 3;
int static_assert = 4;
int nullptr = 5;
int constexpr = 6;

int main(void) {
    printf("%d %d %d %d %d %d\n", bool, true, alignas, static_assert, nullptr,
           constexpr);
    return 0;
}

要求：

  1. 用 gcc -std=c17 -Wall -Wextra 编译运行，记录输出。
  2. 在 #include <stdio.h> 后面依次加上 <stdbool.h>、<stdalign.h>、<assert.h>，每加一个重新编译一次，记录哪些名字从这一步开始报错，以及报错把它当成了什么。
  3. 改用 gcc -std=c2x 编译原程序。GCC 13 不认识 -std=c23 这个写法，C23 模式要写 c2x。记录哪些名字在这个模式下变成关键字。
  4. 列出六个名字在三种条件下的可用性：C17 无头文件、C17 带上述头文件、C23。
  5. 改写程序，使它在 -std=c17 和 -std=c2x 下都能无警告通过，输出不变。改写后的名字要符合工程习惯。

验收：第 2 步中 bool、true、alignas、static_assert 报错，nullptr、constexpr 不报错；第 3 步六个名字全部报错；第 5 步两种标准下 -Wall -Wextra 均无输出。

本章内容对应 cppref 链接如下：