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[導(dǎo)讀]↓推薦關(guān)注↓以前做過兩年C程序移植工作,從Win32平臺移植到Linux平臺。大約有上百萬行C/C代碼,歷時一年多。在開發(fā)Win32版本時,已經(jīng)強(qiáng)調(diào)了程序的可植性,無奈Win32團(tuán)隊(duì)里對Linux精通的人比較少,很多問題沒有想到,直到后來移植工作開始時,才發(fā)現(xiàn)移植并非像想的那樣簡...


推薦關(guān)注↓




以前做過兩年C 程序移植工作,從Win32平臺移植到Linux平臺。大約有上百萬行C/C 代碼,歷時一年多。


在開發(fā)Win32版本時,已經(jīng)強(qiáng)調(diào)了程序的可植性,無奈Win32團(tuán)隊(duì)里對Linux精通的人比較少,很多問題沒有想到,直到后來移植工作開始時,才發(fā)現(xiàn)移植并非像想的那樣簡單。


后來,我發(fā)現(xiàn)大家對移植工程師都比較輕視,不管是從工資待遇還是管理層的態(tài)度來看都是這樣。他們往往認(rèn)為,你們不過是把別人實(shí)現(xiàn)好的東西移植過去罷了,你老老實(shí)實(shí),按步就班去做就行了,根本不需要絲毫創(chuàng)意。事實(shí)并非如此,特別是對于大項(xiàng)目,其中遇到的問題和困難可謂一言難盡。比如前面提到的那個項(xiàng)目,雖然過去好幾年了,很多問題我仍然記憶猶新。


這里總結(jié)一些經(jīng)驗(yàn)吧,這些經(jīng)驗(yàn),無一不是經(jīng)過大量汗水換來的,有的引起的BUG甚至耗費(fèi)數(shù)周時間才查出來。寫出來,供類似的項(xiàng)目參考,不用再走這些彎路。


1、分層設(shè)計,隔離平臺相關(guān)的代碼。


就像可測試性一樣,可移植性也要從設(shè)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(shù)GUI都不是跨平臺的,如Win32 SDK和MFC。最下層是操作系統(tǒng)API,大多部分操作系統(tǒng)API都是專用的。如果這兩層的代碼散布在整個軟件中,那么這個軟件的可植性將非常的差,這是不言自明的。


那么如何避免這種情況呢?當(dāng)然是分層設(shè)計了:最底層采用Adapter模式,把不同操作系統(tǒng)的API封裝成一套統(tǒng)一的接口。至于封裝成類還是封裝成函數(shù),要看你采用的C還是C 寫的程序了。這看起來很簡單,其實(shí)不盡然(看完整篇文章后你會明白的),它將耗去你大量的時間去編寫代碼,去測試它們。


采用現(xiàn)存的程序庫,是明智的做法,有很多這樣的庫,比如,C庫有glib(GNOME的基礎(chǔ)類),C 庫有ACE(ADAPTIVE Communication Environment)等等,在開發(fā)第一個平臺時就采用這些庫,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(xiàn)與內(nèi)部邏輯代碼。把大部分代碼放到內(nèi)部邏輯里面,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(dāng)然還有其它一些附加好處。所以即使你采用QT或者GTK 等跨平臺的GUI設(shè)計軟件界面,分離界面表現(xiàn)與內(nèi)部邏輯也是非常有用的。若做到了以上兩點(diǎn),程序的可移植性基本上有保障了,其它的只是技術(shù)細(xì)節(jié)問題。


2、事先熟悉各目標(biāo)平臺,合理抽象底層功能。


這一點(diǎn)是建立在分層設(shè)計之上的,大多數(shù)底層函數(shù),像線程、同步機(jī)制和IPC機(jī)制等等,不同平臺提供的函數(shù),幾乎是一一對應(yīng)的,封裝這些函數(shù)很簡單,實(shí)現(xiàn)Adapter的工作幾乎只是體力活。然而,對于一些比較特殊的應(yīng)用,如圖形組件本身,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,除了窗口、事件等基本概念外,幾乎沒有什么相同的,如果不事先了解各個平臺的特性,在設(shè)計時就精心考慮的話,抽象出來的抽口在另外一個平臺幾乎無法實(shí)現(xiàn)。


3、盡量使用標(biāo)準(zhǔn)C/C 函數(shù)。


大多數(shù)平臺都會實(shí)現(xiàn)POSIX(Portable Operating System Interface)規(guī)定的函數(shù),但這些函數(shù)較原生(Native) 函數(shù)來說,性能上的表現(xiàn)可能較次一些,用起來也不如原生函數(shù)方便。但是,最好不要貪圖這種便宜而使用原生函數(shù)函數(shù),否則搬起的石頭最終會軋到自己的腳。比如,文件操作就用fopen之類的函數(shù),而不要用CreateFile之類的函數(shù)等。


4、盡量不要使用C/C 新標(biāo)準(zhǔn)里出現(xiàn)的特性。


并不是所有的編譯器都支持這些特性,像VC就不支持C99里面要求的可變參數(shù)的宏,VC對一些模板特性的支持也不全面。為了安全起見,這方面不要太激進(jìn)了。


5、盡量不要使用C/C 標(biāo)準(zhǔn)里沒有明確規(guī)定的特性。


比如你有多個動態(tài)庫,每個動態(tài)庫都有全局對象,而且這些全局對象的構(gòu)造還有依賴關(guān)系,那你遲早會遇到麻煩的,這些全局對象構(gòu)造的先后順序在標(biāo)準(zhǔn)里是沒有規(guī)定的。在一個平臺上運(yùn)行正確,在另外一個平臺上可能莫明其妙的死機(jī),最終還是要對程序作大量修改。


6、盡量不要使用準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)。


有些函數(shù)大多數(shù)平臺上都有,它們使用得太廣泛了,以至于大家都把它們當(dāng)成標(biāo)準(zhǔn)了,比如atoi(把字符串轉(zhuǎn)換成整數(shù))、strdup(克隆字符串)、alloca(在棧分配自動內(nèi)存)等等。不怕一萬,就怕萬一,除非明白你在做什么,否則還是別碰它們?yōu)楹谩?


7、注意標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)的細(xì)節(jié)。


也許你不相信,即使是標(biāo)準(zhǔn)函數(shù),拋開內(nèi)部實(shí)現(xiàn)不論,就其外在表現(xiàn)的差異也有時令人驚訝。這里略舉幾個例子:


(1) int accept(int s, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);addr/ addrlen本來是輸出參數(shù),如果是C 程序員,不管怎么樣,你已經(jīng)習(xí)慣于初始化所有的變量,不會有問題。如果是C程序員,就難說了,若沒有初始化它們,程序可能莫名其妙的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(xiàn)。


(2)int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...);第二個參數(shù)size,在Win32下不包括空字符在內(nèi),在Linux下包括空字符,這一個字符的差異,也可能讓你耗上幾個小時。


(3) int stat(const char *file_name, struct stat *buf);這個函數(shù)本身沒有問題,問題出在結(jié)構(gòu)stat上,st_ctime在Win32下代表創(chuàng)建(create)時間,在Linux下代表最后修改(change)時間。(4)FILE *fopen(const char *path, const char *mode);在讀取二進(jìn)制文件,沒有什么問題。在讀取文本文件可要小心,Win32下自動預(yù)處理,讀出來的內(nèi)容與文件實(shí)際都長度不一樣,在Linux則沒有問題。


8、小心數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型。


不少人已經(jīng)吃過int類型由16位轉(zhuǎn)變成32位帶來的苦頭,這已經(jīng)是陳年往事了,這里且不談。你可知道char在有的系統(tǒng)上是有符號的,在有的系統(tǒng)是無符號的嗎?你可知道wchar_t在Win32下是16位的,在Linux 下是32位的嗎?你可知道有符號的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,一不小心著了它的道。


9、最好不要使用平臺獨(dú)有的特性。


比如Win32下DLL可以提供一個DllMain函數(shù),在特定的時間,操作系統(tǒng)的Loader會自動調(diào)用這個函數(shù)。這類功能很好用,但最好不要用,目標(biāo)平臺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(xiàn)代的編譯器都做很人性化,考慮得很周到,一些功能用起非常方便。像在VC里,你要實(shí)現(xiàn)線程局部存儲,你都不調(diào)用TlsGetValue /Tls TlsSetValue之類的函數(shù),在變量前加一個__declspec( thread )就行了,然而盡管在pthread里有類似的功能,卻不能按這種方式實(shí)現(xiàn),所以無法移植到Linux下。同樣gcc也有很多擴(kuò)展,是在VC或者其它編譯器里所沒有的。


11、注意平臺的特性。


比如:在Win32下的DLL里面,除非明確指明為export的函數(shù)外,其它函數(shù)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(shù),對外全部是可見的。這要特別小心,同名函數(shù)引起的問題,讓你查上兩天也不為過。


(1)目錄分隔符,在Win32下用’//’,在Linux下用’/’。


(2)文本文件換行符,在Win32下用’/r/n’,在Linux下用’/n’,在MacOS下用’/r’。


(3)字節(jié)順序(大端/小端),不同硬件平臺的字節(jié)順序可能不一樣。


(4)字節(jié)對齊,在有的平臺(如x86)上,字節(jié)不對齊,無非速度慢一點(diǎn),而有的平臺(如arm)上,它完全用錯誤的方式去讀取數(shù)據(jù),而且不會給你一點(diǎn)提示。若出問題,可能讓你一點(diǎn)頭緒都沒有。12、最好清楚不同平臺的資源限制。


想必你還記得DOS下同時打開的文件個數(shù)限制在幾十個的情形吧,如今操作系統(tǒng)的功能已經(jīng)強(qiáng)大多了,但是并非沒有限制。比如Linux下的共享內(nèi)存默認(rèn)的最大值是4M。若你對目標(biāo)平臺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。


移植性的問題決不限于以上幾種,一方面,即使以前遇到過的問題,部份已經(jīng)忘記了。另外一方面,還有很多未知的問題,根本沒有遇到過。這里算是拋磚引玉吧,請大家補(bǔ)充。



作者:jim.li







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