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1989：ANSI C（C89）——第一個正式標準#

事件#

1989 年，美國國家標準協會（ANSI）通過第一個 C 語言正式標準 ANSI X3.159-1989（俗稱 C89），1990 年被 ISO 採納為 ISO/IEC 9899:1990（C90），內容相同。從此「C 語言」有了跨廠商的法律定義。

為何重要#

  • 函式原型（function prototypes）：本標準最重要的新語法。
  • void、const、volatile 等新關鍵字。
  • 標準函式庫定型：stdio.h、stdlib.h、string.h、math.h 等，讓程式碼跨廠商可編譯。

理論與實用原因（各新語法為何加入）#

  • 函式原型 int f(int x, char c);：
  • 彌補的缺陷：K&R 舊式宣告不檢查參數型別與個數，f(1) 傳錯參數要到執行期才炸，是 C 最大的錯誤來源之一。
  • 理論原因：型別檢查理論成熟（源自 Algol 68、Pascal 的完整原型傳統），讓編譯器在呼叫端檢查每個參數。
  • 實用原因：大型專案（UNIX 上百萬行）需要介面與實作分離，標頭檔中的原型成為模組契約。
  • void：
  • 彌補的缺陷：K&R C 的函式不回傳值時語法曖昧，通用指標只能用 char * 假裝。
  • 實用原因：void f() 明確表達「無回傳值」，void * 成為真正的通用指標，配 malloc 使用。
  • const：
  • 彌補的缺陷：C 沒有任何「唯讀」標記，字串字面值被誤改、介面參數被誤寫的錯誤叢生。
  • 理論原因：呼應模組化設計——介面應明示「哪些資料不會被修改」，讓編譯器強制執行。
  • 實用原因：const char *s 讓 API 契約可被編譯器檢查；編譯器也能據此最佳化。
  • volatile：
  • 彌補的缺陷：編譯器最佳化日益聰明，會把「看似無用的記憶體讀寫」刪掉，但記憶體映射 I/O 與中斷處理常式的讀寫有其副作用。
  • 實用原因：OS 核心與裝置驅動程式需要告訴編譯器「這個變數每次都要真的讀寫」。

彌補了什麼缺陷#

C89 彌補了 K&R C「無標準、方言叢生、函式不檢查參數、無唯讀標記、無通用指標」的缺陷，讓 C 真正成為跨平台大型工程可用的語言。

程式範例#

函式原型——C89 最重要新語法，彌補「K&R 不檢查參數」的缺陷：

/* ===== K&R 舊式（C89 之前）：不檢查參數 ===== */
int add();                 /* 括號內沒有參數型別 */
int add(a, b)
int a, b;                  /* 型別寫在函式下方 */
{ return a + b; }

add(1, 2, 3);              /* 傳 3 個參數——編譯器不警告，執行期行為未定義！ */
add('A', 1L);              /* 傳錯型別——默默出錯 */

/* ===== ANSI C89 函式原型：呼叫端即時檢查 ===== */
int add(int a, int b);     /* 原型放在標頭檔，成為模組契約 */

add(1, 2, 3);              /* 編譯錯誤：too many arguments */
add('A', 1);               /* 'A' 自動轉為 int，型別明確可檢查 */

void——明確的「無回傳值」與真正的通用指標：

/* K&R：函式不回傳值時語法曖昧，通用指標只能用 char * 假裝 */
setup()                    /* 回傳什麼？沒人知道 */
char *tmp = malloc(100);   /* char * 當通用指標，轉型處處都是 */

/* C89： */
void setup(void)           /* 明確：無參數、無回傳值 */
void *tmp = malloc(100);   /* void * 真正的通用指標 */
int *p = tmp;              /* void * 可隱式轉型，不必寫 (int *) */

const——讓 API 契約可被編譯器檢查：

/* K&R：字串被誤改，沒有任何保護 */
int len(char *s) {         /* 介面沒說 s 會不會被改 */
    s[0] = 'X';            /* 誤改呼叫端的字串，默默發生 */
    return strlen(s);
}

/* C89： */
int len(const char *s) {   /* const 明示「不會修改」 */
    s[0] = 'X';            /* 編譯錯誤：assignment of read-only */
    return strlen(s);
}
len("hello");              /* 字串字面值也可以安全傳入 */

volatile——記憶體映射 I/O 的必備語法：

/* 沒有 volatile：最佳化把「看似無用」的讀寫刪掉，驅動程式就壞了 */
unsigned int *status = (unsigned int *)0xFFFF0000;

while (*status == BUSY)    /* 編譯器：*status 沒人改，只讀一次，死迴圈！ */
    ;

/* volatile：告訴編譯器「每次都要真的讀」 */
volatile unsigned int *status = (volatile unsigned int *)0xFFFF0000;
while (*status == BUSY)    /* 正確：每次迴圈都真的從裝置讀取 */
    ;

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