代碼重用通常是新項目中的主要考慮因素，無論是在利用先前項目的遺留代碼方面，還是作為后續(xù)項目的基礎(chǔ)。靜態(tài)分析可用于確保遺留代碼不會成為項目中問題的根源，并保證在其開發(fā)過程中生成的任何代碼不會影響任何將其作為代碼庫的項目。

C 代碼特別容易受到移植問題的影響，特別是因為不能期望編譯器檢測到它們，因為代碼將符合語言規(guī)范（假設(shè)沒有使用語言擴展）。因此，開發(fā)人員必須使用靜態(tài)分析工具來確認移植將按計劃進行。靜態(tài)分析工具可以通過多種方式幫助解決此問題。

int 大小引起的可移植性問題

int 中的精度（位數(shù)）可能因系統(tǒng)而異。為了解決這個問題，通常定義一組 typedef 來將系統(tǒng)類型映射到應(yīng)用程序類型。可以為 16 位架構(gòu)定義以下示例：

typedef 無符號字符 U8；

typedef unsigned int U16;

typedef unsigned long U32;

如果將代碼移植到 32 位架構(gòu)，則此示例可以更改為以下內(nèi)容：

typedef 無符號字符 U8；

typedef 無符號短 U16；

typedef unsigned int U32;

然而，移植并不是那么簡單，因為 int 大小的變化會對代碼產(chǎn)生一些不太明顯的影響。例如，其結(jié)果取決于整數(shù)提升效果的任何表達式都可能表現(xiàn)出不同的行為。因此，只有在包含受影響類型的對象的所有表達式中的精度符合目的時，這種更改才合適。靜態(tài)分析可以用來驗證這個假設(shè)。

編譯器不會報告任何這些問題，因為代碼對于目標環(huán)境完全有效，即使它的行為可能不符合預(yù)期。

編譯器實現(xiàn)引起的可移植性問題

與編譯器相關(guān)的實現(xiàn)定義的、未指定的或未定義的行為的差異可能會導(dǎo)致移植時出現(xiàn)缺陷。

實現(xiàn)定義的行為是編譯器之間可能不同但由編譯器供應(yīng)商記錄的行為。靜態(tài)分析工具可以檢測調(diào)用此類行為的代碼，以便將其消除以促進移植。

也可以檢測到未指定或未定義的行為；但是，它帶來的不僅僅是可移植性問題，因為這種行為可能會在同一編譯器的不同版本之間以未記錄的方式發(fā)生變化，甚至可能在同一編譯器內(nèi)的各種用例之間發(fā)生變化。調(diào)用這種行為的代碼可以工作，但很可能會非常脆弱。值得注意的是，遷移到不同版本的編譯器可以被視為移植。

編譯器不需要檢測實現(xiàn)定義的、未指定的或未定義的行為的使用，因為代碼是完全有效的。

編碼標準

諸如 MISRA C:2004 （www.misra-c.com） 等公開可用的編碼標準，可以通過靜態(tài)分析工具嚴格執(zhí)行，包括防御這些可移植性問題的規(guī)則。后面的例子使用了這個標準。

C 中的整數(shù)轉(zhuǎn)換

在 C 中對表達式求值期間，管理不同算術(shù)類型的隱式轉(zhuǎn)換方式和時間的規(guī)則很復(fù)雜。為確保移植代碼時結(jié)果符合預(yù)期，在考慮了所有此類隱式轉(zhuǎn)換后，表達式中的所有操作都應(yīng)以相同的類型進行。

與整數(shù)提升相關(guān)的隱式轉(zhuǎn)換很容易導(dǎo)致代碼的執(zhí)行方式與開發(fā)人員期望的方式大不相同。整數(shù)提升基本上要求將任何小于 int 的類型（例如 char、short）轉(zhuǎn)換為 int，然后再將其用作表達式中的操作數(shù)。許多嵌入式系統(tǒng)廣泛使用這些類型，因為它們通常允許更有效地使用內(nèi)存資源，這可能會受到限制以節(jié)省成本、空間和功率。

整數(shù)提升是保值的（意味著保留大小和符號），但對象的符號可能會改變。此外，表達式將以比操作數(shù)類型更寬的類型進行計算。考慮以下示例：

U8 u8a = 200U；

U8 u8b = 100U；

U8 u8r = u8a + u8b；

在此示例中，u8a 和 u8b 在加法發(fā)生之前都被轉(zhuǎn)換為寬度至少為 16 位的有符號整數(shù)。然后將加法的結(jié)果隱式轉(zhuǎn)換回 8 位，然后再存儲到 u8r 中。在這種情況下，開發(fā)人員可能會期待結(jié)果 （44），因為可以合理地假設(shè)他們知道賦值時發(fā)生的模 2 運算。這意味著結(jié)果實際上與以 8 位精度進行操作時的結(jié)果相同（整數(shù)提升不影響結(jié)果）。

但是，當(dāng)整數(shù)提升與隱式擴展轉(zhuǎn)換同時發(fā)生時，可能會造成混淆。考慮以下：

U16 u16a = 0xffffU；

U16 u16b = 0x0001U；

U32 u32r = u16a + u16b；

在 32 位架構(gòu)上，u32r 的類型為 unsigned int，而 u16a 和 u16b 的類型為 unsigned short。整數(shù)提升將導(dǎo)致操作數(shù)在加法之前轉(zhuǎn)換為有符號整數(shù)，結(jié)果將在賦值時隱式轉(zhuǎn)換為無符號整數(shù)，最終值為 0x10000。開發(fā)人員可以（也許有理由）依靠發(fā)生的整數(shù)提升來確保加法不會像使用 16 位算術(shù)時那樣換行。

如果開發(fā)人員決定將代碼移植到 16 位架構(gòu)，則 u32r 將具有 unsigned long 類型，而 u16a 和 u16b 將具有 unsigned int 類型。這一次，在加法發(fā)生之前（也在 unsigned int 中），不會對已經(jīng)是 unsigned int 的操作數(shù)應(yīng)用任何轉(zhuǎn)換，并且 0x0000 的結(jié)果將在賦值時隱式轉(zhuǎn)換為 unsigned long，最終值為0x0000。以更廣泛的類型執(zhí)行添加的假設(shè)現(xiàn)在不再有效，并且存在發(fā)生意外回繞的風(fēng)險。

這表明當(dāng)代碼從一個平臺移植到另一個平臺時，它可以多么容易地表現(xiàn)出不同的行為。這里的真正問題與在分配結(jié)果時發(fā)生的隱式擴大轉(zhuǎn)換有關(guān)。這可以通過確保始終使用強制轉(zhuǎn)換以必要的精度評估表達式來消除，例如：

u32r = （u32） u16a + u16b;

（ u32 ） 強制轉(zhuǎn)換確保表達式始終以具有適當(dāng)精度的類型進行評估。在前面的示例中，這意味著表達式是以 unsigned long 而不是 unsigned int 計算的。如圖 1 所示，靜態(tài)分析可以很容易地檢測到隱式加寬。

圖 1： LDRA 工具套件等靜態(tài)分析工具可以突出顯示有效 C 代碼中的問題，這些問題在移植時可能導(dǎo)致功能錯誤。因為代碼是有效的 C，編譯器不會檢測到這些問題。

整數(shù)提升也會影響其他操作?？紤]以下：

u16a = 0x1234U；

u16r = ~u16a 》》 8;

在 16 位架構(gòu)上，這將導(dǎo)致 u16a 的位被反轉(zhuǎn)，頂部字節(jié)移入底部字節(jié)，將 0x00ED 分配給 u16r。

但是，在 32 位架構(gòu)上，u16a 將在補碼發(fā)生之前轉(zhuǎn)換為帶符號的 int（32 位），從而將值 0xFFED 分配給 u16r。

再一次，使用強制轉(zhuǎn)換將確保行為符合預(yù)期：

u16r = （ U16 ）~u16a 》》 8;

評估代碼適用性

靜態(tài)分析工具是代碼移植的寶貴幫助。如圖 2 所示，這些工具允許開發(fā)人員評估遺留代碼并確保以允許移植的方式開發(fā)新代碼。

圖 2：靜態(tài)分析工具報告，例如 LDRA 工具套件中的這個示例，可以有效評估代碼移植的適用性。

在項目生命周期中盡早采用靜態(tài)分析將確保盡早驗證遺留代碼，并確保任何新代碼從一開始就可移植。通過縮短開發(fā)時間和顯著降低殘留缺陷水平，開發(fā)人員可以快速收回使用此類工具所涉及的初始支出。

審核編輯：郭婷