C/C++编程安全标准GJB-8114解读——声明定义类

软件检测实验室在建立软件测试体系或申请cnas/cma相关资质时，需要依据相关标准，使用有效的方法开展检验检测活动，GJB-8114是一部嵌入式软件安全测试相关的国家标准，本系列文章我们就针对GJB-8114《C/C++语言编程安全子集》的具体内容进行分析解读。

GJB-8114标准规则中一共有124条强制性规则， 是按类分的，一共有13类，声明定义类、版面书写类、指针使用类、分支控制类、跳转控制类、运算处理类、函数调用类、语句使用类、循环控制类、类型转换类、初始化类、比较判断类以及名称、符号与变量使用类。本文我们先针对声明定义类进行解读。

声明定义类一共有23条，都是我们在日常的工作中写程序的时候容易出的一些瑕疵，不能说是错误，但是在规则里是不被允许的。很多人可能会说，它并不影响程序的实际运行，这样理解是片面的。所有这些规则都是航天型号软件在整个发展过程中出现的一些问题，经过总结归纳而来的。

R-1-1-1禁止通过宏定义改变关键字和基本类型含义

大家用过C语言的都知道，像字符类型定义等都被称为关键字，这些关键字通常不能把它当作一个基本类型，重新定义。

R-1-1-2禁止将其他标识宏定义为关键字和基本类型

比如说把一个int64定义成长整型，这就是违反规则的，标准的定义应该是把一个长整型定义成int64。

R-1-1-3用typedef自定义的类型禁止被重新定义

比如说我们把一个int的类型定义成了mytype，就不能再把一个float型或其他类型定义成mytype了。

R-1-1-4禁止重新定义C或C++关键字

本来在标准的C语言中是不支持重新定义的，但是在C++语言中支持重定义。实际上在大家在编写程序的过程中会发现，在C++中重新定义关键字是没有任何问题的，只不过咱们的GJB-8114规定不允许这样定义。

R-1-1-5禁止#define被重复定义

用#define定义一个宏，然后再定义这个宏为别的，这样就是重复定义，原则上是不允许的。在C语言以及C++语言现在的各个编译器中这样定义并不会出错，但是会出现一个问题，当你用到这个被定义的宏的时候，就会困惑，这个宏到底用的是哪一次定义的值？原则上是离它最近的那次定义的值，但是分不清。所以想重新定义这个宏的话，要用一个undef取消定义后再重新定义。

R-1-1-6函数中的#define和#undef必须配对使用

原则上来说是不允许单独使用#undef这个关键字的，大家可以根据上面举的这些例子看一下。实际上这些在预编译过程中就可以发现定义得是否正确，比如说示例2中的例子，#ifdef、 #undef，如果你不用#endif的话是通不过的。但是在早期的编译器中是不太容易发现的，所以这条规则也被提了出来。

R-1-1-7以函数形式定义的宏，参数和结果必须用括号括起来

比如说违背示例中展示的，我们定义了两个参数，这两个参数我们没有把它括起来，或者我们定义了一个参数，我们也没有将它括起来。这样会出现什么问题呢？在咱们的编译器中，是先把这个宏进行解析，替代。也就是用你定义的这个宏替代你写的表达式中相应的宏引用。

当你不用括号的时候，比如说你存的这个参数是一个表达式，这个表达式不是先计算一个，就会出现问题。通常大家可能也不太注意，这样用的时候，程序可能也没错，是因为你存参数的时候没有用表达式，当你用表达式的时候就会出问题了。

R-1-1-8结构、联合、枚举的定义必须定义标识名

比如像违背示例所示，我们定义一个结构，把这个结构体取了一个变量名。但是在早期，基本上都是这样做的。这种方式定义的结果是什么呢？对程序没有任何影响。但是按照现在的要求，这样做是不可以的，一定要把这个结构取一个名字，然后在后边声明这个结构为哪个变量。

结构、联合、枚举都是这样要求的，像违背示例中展示的例子，实际上你在程序中这样做了它也不会出问题，只不过你用遵循示例这样的结构重新声明一个变量的时候，就会出问题了。

R-1-1-9结构体定义中禁止含有无名结构体

在一个结构体中又包含一个结构体，里面这个结构体一定要有一个对应的变量名，这样你才能够引用这个结构体中的元素，如果没有变量名的话就不能引用这个元素。像违背示例中展示的，比如说我要用到这里的xs，它是哪一个元素下面对应的元素呢？遵循示例中就告诉你，它是Scoor结构元素下对应的一个元素。

R-1-1-10位定义的有符号整型变量位长必须大于1

由于符号位至少要占有1位，所以定义一个有符号的位变量的时候，至少要达到2位才能表示有符号的位变量是整的还是负的。

R-1-1-11位定义的整数型变量必须明确定义是有符号还是无符号

违背示例中所展示的定义方式，原则上来说是没有什么问题的，编译器并不会显示这是一个错误。但是为了明确表达这个数有没有负的可能性，所以说一定要在前面标识出，这个数是整型的，是带符号的，还是不带符号的。这是一个强制性要求，在程序中大多数情况不会出错，只有在极少数的情况下会出错。所以说，一般的情况下还是要按照这种规则定义一下。

R-1-1-12位定义的变量必须是同长度的类型且定义位禁止跨越类型的长度

比如说像违背示例中，定义了很多的串。不能跨越类型也就是说，一个定义不能由两个串（单位）组成。与此同时，不能定义一个位变量既在第一个八位当中，同时在其它八位中也含有它的一些位，也就是说不能跨一个字符。

R-1-1-13函数声明中必须对参数类型进行声明，并带有变量名

违背示例中所举的例子，在最早的C语言中是标准的定义，但是现在要求，凡是不带参数的要写上void，带参数的不能光写它的类型，同时要有一个它的名字。通常我们在写函数体中是肯定带这个名字的，但是在函数声明中，有些人为了简略，或者有些年龄比较大的人，学C语言比较早的人就会容易不带变量名去写声明。
这个在编译器里是直接通过的，没有任何问题，但是要求不允许这样做。这样做会引起什么后果呢？可以很负责任地说不会引起什么后果，这就是一个强制性的规则。

R-1-1-14函数声明必须与函数原型一致；一致性要求包括函数类型，参数类型和参数名

这个在我们的实际操作过程中，往往是先写了一个标准的函数，然后把函数定义的部分直接就复制到函数声明中去，这样就不会引起错误。但是有些人是先构造了一些函数，再具体写这些函数实现，这样往往就会导致函数的参数名前后不一致了。

比如违背示例中展示的，在实现中，用了一个length、一个width，但是在声明中声明了一个length一个b。实际上这个编译也不会有任何问题，但是要求是不允许的。同时这个例子中，它的声明和定义就不是一个函数，如果在写程序的过程中，如果出现这种情况，就会发现，链接提示找不到那个函数，它俩并不被认为是一个函数。

R-1-1-15函数中的参数必须使用类型声明

也就是说参数必须有一个类型，如果没有类型的话，实际上编译器是无法通过的。在咱们介绍的这么多规则当中，有一些实际上你想这么做都做不到，因为只要你这样做了，编译器就通不过，所以这些规则在以后的GJB-8114的修订过程中，就有可能就会把这些规则给废掉了，但是目前没有这种打算，这种规则依旧存在。

R-1-1-16外部声明的变量，类型必须与定义一致

这个也就是说你声明了一个外部的变量，它定义的类型在重新声明外部变量的时候，类型还必须是一致的。如果你的声明不一致，有些编译器检查得不太严格，也不会出问题，但是当你用的时候，就会发觉一些问题。比如说你用一个整型的，重新声明的时候声明为了长整型。

当然现在在PC机上，整型和长整型都是4个字节的，应该不会出什么问题，但是原来这种整型是2个字节，16位，长整型是4个字节，32位。当你用到重新声明中的长整型时，你对它进行赋值，赋的是32位，可你只占了16位的地址，就会把这个变量后面的地址中后面的16位也给赋值了，就会改写你的程序。有时候你还发现不了，这个是一个挺严重的错误。

R-1-1-17禁止在函数体内使用外部声明

这个是说我在一个函数体内声明外部的变量、函数，这个在大多数的编译器中都不会出问题，都能够通过，但是上原则上是不允许的，要像遵循示例中表示的那样，把这些外部声明专门放到函数体的外面。比遵循示例中更好的方式是，放到一个头文件中，在前面有一个#include头文件。

如果你总是按照违背示例中那样写的话，就会发现整个程序会很乱，不易于阅读，而且它对于一个函数的总行数也有很大的影响。

R-1-1-18数组定义禁止没有显式的边界限定

通常的时候我们做数组定义的时候，并不知道要定义多长，就不写我这个边界到底是多大，有多大就自动做成多大。在我们学习C语言或者C++语言的时候这种定义没有任何错误，实际上它是符合C语言的语法的，只不过是不符合GJB-8114的规则。

所以说有时候当我们把程序交给测评机构进行测评的时候，他们会发现违反了很多的规则，给你列出来都有哪些。你一看会觉得，我学的时候都是这样学的呀。实际上语法就是这样，可能你的语法是没问题的，但是却是违反规则的。

就是说必须显式地定义它的长度，不依靠机器或者编译器给它分配长度。但是这里面有一个例外，大家看看遵循示例中举的例子，比如说我们定义指针的数组，就可以定义成两个指向字符串指针的地址。显然没有对每一个字符串的长度没有做限定，对字符串的个数做了限定。

为什么支持这样的呢，我们原来好多做页面的时候要做菜单，菜单最好是这么定义，不能限定死了，尤其是我们还涉及到一些指针的动态分配，所以说这种情况是被允许的。当然我们现在很少有直接写菜单的了，所以严格来说，这样写也不是非常合适的，这里就是我们GJB-8114的举例中有些矛盾的地方。

R-1-1-19禁止使用extern 声明对变量初始化

一个变量初始化可以在声明中进行初始化，但是不允许在外部声明的时候对它进行初始化。也就是说不管在我声明的时候有没有初始化，但是在外部声明的时候都不能做初始化。

R-1-1-20用于数值计算的字符型(短型)变量必须明确定义是有符号还是无符号

在示例中，char是一个标准的类型定义，但是在我们的GJB-8114规则中规定。不允许char这种类型，只能有 unsigned的char或者signed的char。这样可以帮助大家通俗地理解char这个类型是存正数或者存正负数。

R-1-1-21禁止在#include 语句中使用绝对路径

这个一般老的程序员不会犯这种错误，新程序员挺容易犯这种错误的，在写路径的时候就直接指明了是什么目录，就像违背示例中展示的那样，实际上是不允许的。像遵循示例中那样写，好处是什么呢？像违背示例，比如说你的程序，在C盘上运行，可以寻找C盘的目录，如果在D盘上运行，它仍然要找C盘的目录。而遵循示例，会去找当前目录，也就是说我在哪运行就找哪个目录下的东西。所以，考虑到可移植性、可运行性等，禁止用绝对路径来表示。

R-1-1-22禁止头文件重复包含

像违背示例中展示的例子，对文件1做了定义，在文件2中包含了文件1，在实际用的时候，即包含了文件1，也包含了文件2，这样就是重复包含了。这种重复包含往往不容易发现，那怎么办呢？

对于头文件定义.h文件的写法有一个通常的写法，像遵循示例中展示的那样，如果没有定义头文件，我就把头文件定义一下，把内容写进去，在最后用个#endif。文件2中既包含了文件1，又包含了文件2，当我遇到文件2的时候，对它进行解析，发现文件1已经被定义了，直接就到最后了，就不会出现重复包含。

如果大家在头文件中定义的是一些变量，大家会发现在编译器中，违背示例那样是通不过了，如果没有定义变量，只是定了一些宏，那是可以通过的。

R-1-1-23函数参数表为空时，必须使用void 明确说明

以前我们学习C语言的时候，可能老师会说括号里面没有参数，可以不写参数直接用括号来代替了，现在规定，括号里面如果没有参数，必须用一个void 来说明，比如说你这个函数不希望它返回参数，也需要用void作为它的类型声明。实际上违反它并不会使程序出错，但是它是违反我们强制性规则的。

本系列内容整理自优品软件培育计划百场前沿技术系列讲座直播第16期，中国航天科技集团公司软件评测中心研究员李国良为大家带来的《白盒测试——C/C++编程规范》专题讲座，他曾参与过多个大型航空、航天、军工、电子型号项目的测试任务，如需直播回放视频也可私信我获取。

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