汽车行业 C 语言标准：MISRA C

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编排 | strongerHuang

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搞嵌入式基本上都会接触 C 语言，C语言的标准有很多，之前给大家分享过相关的内容，比如：，等。

那么，你了解 C 语言另一种标准 MISRA C 吗？

MISRA C

MISRA C是由汽车产业软件可靠性协会（MISRA）提出的C语言开发标准。

其目的是在增进嵌入式系统的安全性及可移植性，针对C++语言也有对应的标准MISRA C++。

MISRA C一开始主要是针对汽车产业，不过其他产业也逐渐开始使用MISRA C：包括航天、电信、国防、医疗设备、铁路等领域中都已有厂商使用MISRA C。

MISRA C的第一版《Guidelines for the use of the C language in vehicle based software》是在1998年发行，一般称为MISRA-C:1998.。MISRA-C:1998有127项规则，规则从1号编号到127号，其中有93项是强制要求，其余的34项是推荐使用的规则。

在2004年时发行了第二版的MISRA C的第一版《Guidelines for the use of the C language in critical systems》（或称作MISRA-C:2004），其中有许多重要建议事项的变更，其规则也重新编号。MISRA-C:2004有141项规则，其中121项是强制要求，其余的20项是推荐使用的规则。规则分为21类，从“开发环境”到“运行期错误”。

2012年发布第三版，为当前最新有效的C语言规范版本，称为MISRA C:2012。

MISRA C 版本历史

MISRA版本	发布年份	C语言版本	指令数量	规则数量	指南总数
1998	1998	C90	不详	127	不详
2004	2004	C90	不详	142	不详
2012	2012	C99	16	143	159
2012 AMD-1	2016	C99	17	156	173
2012 AMD-2	2020	C11	17	158	175

MISRA C:2012（修订版2）

当前最新有效的C语言规范版本为MISRA C:2012，下面来讲讲其修订版2。

MISRA C工作组发布了对MISRA C:2012的修订版，以支持称为“C11”的C标准，并正式批准为ISO/IEC 9899:2011。C11已得到广泛使用，对于一直推迟迁移到C11的项目和组织，这是一个广受欢迎的公告。C11还取代了C99（标准ISO/IEC 9899:1999），并已被C18（标准ISO/IEC 9899:2018）取代。除了更新的C语言准则之外，MISRA C工作组还发布了MISRA 2020合规性指南。

MISRA C:2012（修订版2）现在引用ISO/IEC 9899:2011，并包含C语言更新，为可能使用但受限制的功能和受禁止的功能提供指导，除非其存在您的团队软件审查过程已批准的偏差。在制定修订版2的过程中，还获得了利用先前的补充内容纠正任何已知问题的机会。MISRA工作组的任务不止是提供指导，以防止发生不可预测的行为，减少或消除编码缺陷并在嵌入式软件系统的环境中促进代码安全、安全性、可移植性和可靠性。

新的MISRA C:2012标准：

添加了适用于C11中新功能的新MISRA规则的一个示例，即规则1.4，“不得使用紧急语言功能。” 如果使用设施<threads.h>和_Thread_local存储类说明符，则可能是这种情况的一个实例。该规则将使用违反类别类型“必需”标记C11语言结构。
C11标准化了可能在多核平台上运行的多线程程序的语义，以及使用原子变量的轻量级线程间通信。使用线程本地的全局内存，其中已标识出未定义和未指定行为的实例，包括未满足预期的已定义行为。
向前迈进并符合MISRA C:2012（修订版2），如果我使用_Thread_local，不仅需要进行偏离，而且还需要采取保证措施来解决危害安全性的行为。

_Generic关键字是另一个不应使用的C11语言新功能，它可能表现出不良行为，并且一些人发现C11标准在某些情况下含糊不清。_Generic运算符是一种宏重载。它用于帮助程序员将任何宏都用作通用宏，以使其更高效。下面的代码行显示_Generic关键字如何用于声明不同类型的数据类型的任何宏，以及如何将其声明为不同方法的泛型。以下面的VOL宏示例为例；VOL（x）根据x的类型转换为VOLc（x），VOLl（x），VOL（x）或VOLf（x）。

#define VOL(x) _Generic((x), char: VOLc, long double: VOLl, default: VOL, float: VOLf)(x)

安全编码安全漏洞的一个常见原因是使用了<stdlib.h>中定义的标准库函数系统。MISRA C:2012（修订版2）添加了新的规则21.21，该规则规定不得使用标准库函数系统。系统调用是一个阻塞函数，用于执行子进程和命令，等待子进程终止并返回其退出值。认识到原型为“int系统（const char *command）；”不需要是单个命令，而可以是一个管道或一系列管道。（例如，系统（"pngtopnm \"My Picture.png\" | pnmtoxwd > fout.xwd && xwud fout.xwd"）；）由于可变命令是由用户提供的数据构成的，因此攻击者可能会发现引用并在父级上下文中执行任意命令。一些建议的措施可能是利用预定的命令字符串或一起绕开系统调用，而使用spawn代替。

合规报告对于声称符合MISRA的要求，有一些书面指南，这些指南在过去的几年中不断完善和修订。本文档的最新版本是MISRA Compliance 2020，它于2月发布。从较高的角度来看，适当报告了使用良好的软件开发过程的使用情况，准确地应用了哪些指南以及执行方法的有效性的列表，包括偏差的程度或程度，以及为了声称MISRA符合要求，必须考虑到项目外开发的所有软件组件的状态。Parasoft DTP提供了专用的报告扩展，完全符合MISRA Compliance标准的要求。DTP将指导您完成构建准则执行计划（GEP）和准则重新分类计划（GRP）的过程，并自动生成准则合规摘要（GCS）以及已批准偏差的完整列表。自动化报告消除了繁琐的手工工作，使组织能够遵循MISRA编码准则现在强制执行的合规性流程。
最后
还有其他新的MISRA C:2012（修订版2）规则，例如_Noreturn函数说明符、_Atomic类型说明符、_Alignas对齐说明符和_Alignof运算符，非常引人注目。使用这些类型说明符将触发类别“必需的违规”，并且将不被使用，从而解决了C11覆盖和安全漏洞的问题。此外，还进行了许多修订版2更新和文本替换，以澄清和改进标准。同样，再次提醒您非常重要的一点是，与该标准一起，用户现在可以遵循MISRA Compliance 2020指南的强制性和补充性法规遵循版本。感谢MISRA工作组继续做出色的工作，并为软件界做出了巨大贡献。

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