可移植C/C++設計

1.分層設計，隔離平台相關的代碼。就像可測試性一樣，可移植性也要從設計抓起。一般來說，最上層和最下層都不具有良好的可移植性。最上層是GUI，大多數GUI都不是跨平台的，如Win32 SDK和MFC。最下層是作業系統API，大多部分作業系統API都是專用的。   如果這兩層的代碼散布在整個軟體中，那麼這個軟體的可植性将非常的差，這是不言自明的。那麼如何避免這種情況呢？當然是分層設計了：   最底層采用Adapter模式，把不同作業系統的API封裝成一套統一的接口。至于封裝成類還是封裝成函數，要看你采用的C還是C++寫的程式了。這看起來很簡單，其實不盡然（看完整篇文章後你會明白的），它将耗去你大量的時間去編寫代碼，去測試它們。采用現存的程式庫，是明智的做法，有很多這樣的庫，比如，C庫有glib（GNOME的基礎類），C++庫有ACE(ADAPTIVE Communication Environment)等等，在開發第一個平台時就采用這些庫，可以大大減少移植的工作量。   最上層采用MVC模型，分離界面表現與内部邏輯代碼。把大部分代碼放到内部邏輯裡面，界面僅僅是顯示和接收輸入，即使要換一套GUI，工作量也不大。這同時也是提高可測試性的手段之一，當然還有其它一些附加好處。是以即使你采用QT或者GTK+等跨平台的GUI設計軟體界面，分離界面表現與内部邏輯也是非常有用的。   若做到了以上兩點，程式的可移植性基本上有保障了，其它的隻是技術細節問題。   2.事先熟悉各目标平台，合理抽象底層功能。這一點是建立在分層設計之上的，大多數底層函數，像線程、同步機制和IPC機制等等，不同平台提供的函數，幾乎是一一對應的，封裝這些函數很簡單，實作Adapter的工作幾乎隻是體力活。然而，對于一些比較特殊的應用，如圖形元件本身，就拿GTK+來說吧，基于X Window的功能和基于Win32的功能，兩者差巨大，除了視窗、事件等基本概念外，幾乎沒有什麼相同的，如果不事先了解各個平台的特性，在設計時就精心考慮的話，抽象出來的抽口在另外一個平台幾乎無法實作。   3.盡量使用标準C/C++函數。大多數平台都會實作POSIX(Portable Operating System Interface)規定的函數，但這些函數較原生(Native) 函數來說，性能上的表現可能較次一些，用起來也不如原生函數友善。但是，最好不要貪圖這種便宜而使用原生函數函數，否則搬起的石頭最終會軋到自己的腳。比如，檔案操作就用fopen之類的函數，而不要用CreateFile之類的函數等。   4.盡量不要使用C/C++新标準裡出現的特性。并不是所有的編譯器都支援這些特性，像VC就不支援C99裡面要求的可變參數的宏，VC對一些模闆特性的支援也不全面。為了安全起見，這方面不要太激進了。   5.盡量不要使用C/C++标準裡沒有明确規定的特性。比如你有多個動态庫，每個動态庫都有全局對象，而且這些全局對象的構造還有依賴關系，那你遲早會遇到麻煩的，這些全局對象構造的先後順序在标準裡是沒有規定的。在一個平台上運作正确，在另外一個平台上可能莫明其妙的當機，最終還是要對程式作大量修改。   6.盡量不要使用準标準函數。有些函數大多數平台上都有，它們使用得太廣泛了，以至于大家都把它們當成标準了，比如atoi（把字元串轉換成整數）、strdup(克隆字元串)、alloca（在棧配置設定自動記憶體）等等。不怕一萬，就怕萬一，除非明白你在做什麼，否則還是别碰它們為好。   7.注意标準函數的細節。也許你不相信，即使是标準函數，抛開内部實作不論，就其外在表現的差異也有時令人驚訝。這裡略舉幾個例子： l          int accept(int s, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);addr/ addrlen本來是輸出參數，如果是C++程式員，不管怎麼樣，你已經習慣于初始化所有的變量，不會有問題。如果是C程式員，就難說了，若沒有初始化它們，程式可能莫名其妙的crash，而你做夢也懷疑不到它頭它。這在Win32下沒問題，在Linux下才會出現。 l          int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...);第二個參數size，在Win32下不包括空字元在内，在Linux下包括空字元，這一個字元的差異，也可能讓你耗上幾個小時。 l          int stat(const char *file_name, struct stat *buf);這個函數本身沒有問題，問題出在結構stat上，st_ctime在Win32下代表建立(create)時間，在Linux下代表最後修改(change)時間。 l          FILE *fopen(const char *path, const char *mode);在讀取二進制檔案，沒有什麼問題。在讀取文本檔案可要小心，Win32下自動預處理，讀出來的内容與檔案實際都長度不一樣，在Linux則沒有問題。   8.小心資料标準資料類型。不少人已經吃過int類型由16位轉變成32位帶來的苦頭，這已經是陳年往事了，這裡且不談。你可知道char在有的系統上是有符号的，在有的系統是無符号的嗎？你可知道wchar_t在Win32下是16位的，在Linux 下是32位的嗎？你可知道有符号的1bit的位域，取值是0和-1而不是0和1嗎？這些貌合神離的東東，端的是神出鬼沒，一不小心着了它的道。   9.最好不要使用平台獨有的特性。比如Win32下DLL可以提供一個DllMain函數，在特定的時間，作業系統的Loader會自動調用這個函數。這類功能很好用，但最好不要用，目标平台可不能保證有這種功能。   10.最好不要使用編譯器特有的特性。現代的編譯器都做很人性化，考慮得很周到，一些功能用起非常友善。像在VC裡，你要實作線程局部存儲，你都不調用TlsGetValue /Tls TlsSetValue之類的函數，在變量前加一個__declspec( thread )就行了，然而盡管在pthread裡有類似的功能，卻不能按這種方式實作，是以無法移植到Linux下。同樣gcc也有很多擴充，是在VC或者其它編譯器裡所沒有的。   11.注意平台的特性。比如: l          在Win32下的DLL裡面，除非明确指明為export的函數外，其它函數對外都是不可見的。而在Linux下，所有的非static的全局變量和函數，對外全部是可見的。這要特别小心，同名函數引起的問題，讓你查上兩天也不為過。 l          目錄分隔符，在Win32下用’//’，在Linux下用’/’。 l          文本檔案換行符，在Win32下用’/r/n’，在Linux下用’/n’，在MacOS下用’/r’。 l          位元組順序（大端/小端），不同硬體平台的位元組順序可能不一樣。 l          位元組對齊，在有的平台(如x86）上，位元組不對齊，無非速度慢一點，而有的平台（如arm）上，它完全用錯誤的方式去讀取資料，而且不會給你一點提示。若出問題，可能讓你一點頭緒都沒有。   12.最好清楚不同平台的資源限制。想必你還記得DOS下同時打開的檔案個數限制在幾十個的情形吧，如今作業系統的功能已經強大多了，但是并非沒有限制。比如Linux下的共享記憶體預設的最大值是4M。若你對目标平台常見的資源限制了然于胸，可能有很大的幫助，一些問題很容易定位。