処理系定義の動作

処理系定義の動作とは、処理系の特徴に依存する動作のことです。C言語の標準規格であるJIS X 3010：2003(ISO/IEC 9899：1999)では、次のように定義されています。「未規定の動作のうち，各処理系が選択した動作を文書化するもの。」このように、処理系定義の動作は、未規定の動作の一種です。未規定の動作は、動作として複数の可能性がありえ、規格上どの動作を選択するのか規定されない動作です。そのうち、処理系によってどの動作が選択されたかが文書化されたものが「処理系定義の動作」になります。例としては、符号付き整数を右シフトした場合の最上位ビットの伝播法等があります。

処理系定義の動作は、未定義の動作とは異なり、正常なプログラム動作です。処理系が同じなら動作に再現性があります。しかし、処理系が異なった場合、動作が異なる可能性があります。このため、プログラムの移植時に注意が必要となります。処理系定義の動作を把握しておくことは、移植性の高いプログラムを記述するために重要なことです。

処理系定義の動作にはどのようなものがあるのでしょうか。C言語の標準規格であるJIS X 3010：2003(ISO/IEC 9899：1999)の「附属書J 可搬性」を参考に列挙してみましょう。

• 翻訳時の構文規則違反等に対する診断メッセージの出し方。(3.10, 5.1.1.3)
• 翻訳フェーズ3において、改行文字を除く空白類文字の並びを保持するか一つの空白文字に置き換えるか。(5.1.1.3)
• 翻訳フェーズ1での、物理的なソースファイルの多バイト文字と対応するソース文字集合のマッピング方法。(5.1.1.2)
• フリースタンディング環境におけるプログラム開始時に呼び出される関数の名前と型。(5.1.2.1)
• フリースタンディング環境におけるプログラム終了処理の効果。(5.1.2.1)
• main関数を定義する代わりの方法。(5.1.2.2.1)
• main関数のargv実引数が指す文字列の値。(5.1.2.2.1)
• ユーザーインタフェイスとなる対話型装置がどのようなものであるか。(5.1.2.3)
• シグナル全体の集合、それぞれの意味および既定の操作。(7.14)
• SIGFPE、SIGILL、SIGSEGV以外の、計算例外に対応するシグナルの値。(7.14.1.1)
• プログラム開始時に実行される、signal(sig, SIG_IGN); と同等なシグナル。(7.14.1.1)
• getenv関数で使用される、環境の並び(environment list)に定義されている名前の集合および環境の並びを変更する方法。(7.20.4.5)
• system関数における、引数stringが指す文字列の実行方法。(7.20.4.6)
• ソース基本文字集合の一部でない多バイト文字が識別子の中に現れることを許すかどうか。また、識別子に使用してよい多バイト文字およびその文字と国際文字名との対応。(6.4.2)
• 識別子における、意味がある先頭の文字の個数(5.2.4.1, 6.4.2)
• 1バイトあたりのビット数。(3.6)
• 実行文字集合の要素の値。(5.2.1)
• 標準の英字逆斜線表記のそれぞれに割り当てられた実行文字集合の要素の一意な値。(5.2.2)
• 実行基本文字集合の任意の要素以外の文字が格納されたchar型のオブジェクトの値。(6.2.5)
• 符号付きか符号なしか明示されない単なるchar型が符号付きとして扱われるか否か。処理系は、charを、signed charまたはunsigned charのいずれかと同じ値の範囲、同じ表現形式、同じ動作をするものとして定義しなければならない。signed charとunsigned charのどちらが、単なるcharと同じ値の範囲、同じ表現形式、同じ動作を持つのかは処理系定義となる。(6.2.5, 6.3.1.1)
• 文字定数と文字列リテラル中のソース文字集合の要素から実行文字集合の要素への対応付け方法。(6.4.4.4, 5.1.1.2)
• 例えば'ab'のように2文字以上を含む単純文字定数の値。または、1バイトの実行文字で表現できない文字もしくは逆斜線表記を含む単純文字定数の値。(6.4.4.4)
• 2文字以上の多バイト文字を含むワイド文字定数の値。または、実行拡張文字集合で表現できない多バイト文字もしくは逆斜線表記を含むワイド文字定数の値。(6.4.4.4)
• 実行拡張文字集合の1つの文字に対応する単一の多バイト文字を含むワイド文字定数の値は、その多バイト文字に対応するワイド文字となる。その対応付けの際に使用される現在ロケール。(6.4.4.4)
• ワイド文字列リテラルから対応するワイド文字コードへの変換時に使用される現在ロケール。(6.4.5)
• 実行文字集合で表現できない多バイト文字もしくは逆斜線表記を含む文字列リテラルの値。(6.4.5)
• 処理系が提供する拡張整数型。(6.2.5)
• 符号付き整数型が「符号と絶対値」「2の補数」「1の補数」のいずれを使って表現されるか。符号付き整数型が「符号と絶対値」もしくは「2の補数」で表現される場合に、符号ビットが1ですべての値ビットが0である数がトラップ表現か通常の値かどうか。符号付き整数型が「1の補数」で表現される場合に、符号ビットおよびすべての値ビットが1である値がトラップ表現か通常の値かどうか。(6.2.6.2)
• 精度の等しい拡張符号付き整数型同士の順位。(6.3.1.1)
• 整数型の値を符号付き整数型に変換する際、値が符号付き整数型で表現できない場合の結果、あるいは生成されるシグナル。(6.3.1.3)
• 符号付き整数に対するビット単位の操作の結果。ビット単位の演算子は、整数の内部表現に依存した値を返すため。(6.5)
• 浮動小数点演算の正確度。<math.h>および<complex.h>の中で定義される、浮動小数点型の結果を返却する、ライブラリ関数の正確度。(5.2.4.2.2)
• FLT_ROUNDSに対する非標準の値において、特徴付けられた丸め動作。(5.2.4.2.2)
• FLT_EVAL_METHODに対する非標準の負の値によって特徴付けられる評価形式。(5.2.4.2.2)
• 整数が、元の値を正確に表現できない浮動小数点数に変換された時の丸めの方向。(6.3.1.4)
• 浮動小数点数がより狭い浮動小数点数型に変換された時の丸めの方向。(6.3.1.5)
• 浮動小数点定数が、10進浮動小数点定数の場合、またはFLT_RADIXが2のべき乗でないときの16進浮動小数点定数の場合、その結果を、最も近い表現可能な値とするか、それとも最も近い表現可能な値のすぐ隣(大きい値もしくは小さい値)で表現可能な値とするか。(6.4.4.2)
• <math.h>の、浮動小数点型の式の短縮を禁止する方法を提供するFP_CONTRACTプラグマがない場合、小数点式が短縮されるかどうか。短縮されるならどのように短縮されるか。(6.5)
• FENV_ACCESSプラグマの既定の状態(「オン」か「オフ」か)。(7.6.1)
• 付加的な浮動小数点例外、丸めモード、環境、分類、およびそれらのマクロ名。(7.6, 7.12)
• FP_CONTRACTプラグマの既定の状態(「オン」か「オフ」か)。(7.12.2)
• IEC 60559に準拠した処理系で、丸めの結果が実際に数学的な結果と同等である時に、"不正確結果"浮動小数点例外が生成されうるかどうか。(F.9)
• IEC 60559に準拠した処理系で、結果が極めて小さいが不正確ではない時に、"アンダーフロー"浮動小数点例外や"不正確結果"浮動小数点例外が生成されうるかどうか。(F.9)
• ポインタから整数への変換の結果。逆もまた同様。(6.3.2.3)
• 同じ配列の要素への2つのポインタの減算の結果の大きさ。(6.5.6)
• register記憶域クラス指定子の使用がどのくらい効果を持つか。
• inline関数指定子の使用がどのくらい効果を持つか。
• 単なるintビットフィールドがsigned intビットフィールドとして扱われるか、それともunsigned intビットフィールドとして扱われるか。(6.7.2, 6.7.2.1)
• _Bool、signed int、unsigned int以外で許されるビットフィールドの型。(6.7.2.1)
• ビットフィールドが記憶域単位の境界を跨ぐかどうか。(6.7.2.1)
• 単位内のビットフィールド割付けの順序(上位から下位か、あるいは下位から上位か)。(6.7.2.1)
• 構造体または共用体オブジェクトのビットフィールド以外の各メンバの境界の調整方法。※1つの処理系によって書かれたバイナリデータが他の処理系で読まれる場合でない限り問題とはならない。(6.7.2.1)
• それぞれの列挙型が適合する整数型。(6.7.2.2)
• volatile修飾型のオブジェクトへのアクセスをどのように構成するか。(6.7.3)
• #includeのヘッダ名の2つの形式中の文字列が、ヘッダまたは外部ソースファイルの名前に対応付けられる方法。(6.4.7)
• 条件付き取込みを制御する定数式中の文字定数の値が実行文字集合の同じ文字定数の値と一致するかどうか。(6.10.1)
• 条件付き取込みを制御する定数式中の単一文字から成る文字定数が負の値を持ってもよいかどうか。(6.10.1)
• #include指令で、<と>で囲まれたヘッダが検索される場所。また、どのようにして探索の場所を指定するか。どのようにしてヘッダを識別するか。(6.10.2)
• #include指令で、2つの"で囲まれたソースファイルの探索手順。(6.10.2)
• #include指令で、前処理字句<と>、または2つの"で囲まれた前処理字句列を、1つのヘッダ名の前処理字句に解釈する方法。(6.10.2)
• #include指令の入れ子の制限。(6.10.2)
• #演算子が、文字定数や文字列リテラル中の国際文字名の最初の\文字の前に\文字を挿入するかどうか。(6.10.3.2)
• 非STDCのプラグマ指令の動作。(6.10.6)
• 翻訳の日付や時刻が得られない場合、__DATE__マクロと__TIME__マクロで得られる日付や時刻。(6.10.8)
• C99規格書4項で要求される最低限必要なライブラリ機能以外で、フリースタンディング環境でプログラムが利用できるライブラリ機能。(5.1.2.1)
• assertマクロによって標準エラーストリームに書き込まれる診断機能の書式。(7.2.1.1)
• fegetexceptflag関数によって格納される浮動小数点状態フラグの表現。(7.6.2.2)
• feraiseexcept関数が、"オーバフロー"浮動小数点例外または"アンダフロー"浮動小数点例外を生成する場合はいつでも、それに加えて"不正確結果"浮動小数点例外を生成するかどうか。(7.6.2.3)
• setlocale関数に第2引数として渡される文字列で"C"や""以外の文字列。(7.11.1.1)
• FLT_EVAL_METHODマクロの値が0未満または2より大きい場合のfloat_tとdouble_tで定義される型。(7.12)
• 数学関数における、この国際標準(C99)によって要求される以外の定義域エラー。(7.12.1)
• 定義域エラー発生時の数学関数の返却値。(7.12.1)
• 浮動小数点演算の結果がアンダフローした場合の数学関数の返却値。アンダーフロー時、整数式math_errhandling & MATH_ERRNO が0以外の値の場合、整数式errnoの値がERANGEとなるかどうか。アンダーフロー時、整数式math_errhandling & MATH_ERREXCEPT が0以外の値の場合、"アンダフロー"浮動小数点例外を生成するかどうか。(7.12.1)
• fmod関数群の第2実引数が0の場合に、定義域エラーが発生するか、あるいは0が返されるかどうか。(7.12.10.1)
• remquo関数群によって使用される2がベースの対数。(7.12.10.3)
• シグナル発生時、signal(sig, SIG_DFL);と同等のことが実行されるか、あるいは、その時点のシグナル処理ルーチンが完了するまで、シグナルの処理系定義の組に対してそれらの発生を遮るか。(7.14.1.1)
• マクロNULL展開後の空ポインタ定数。(7.17)
• テキストストリームの最終行が終端を示す改行文字を必要とするかどうか。(7.19.2)
• テキストストリームにおいて、改行文字の直前に書き込まれた空白文字の並びが、データが読み取られる時に現れるかどうか。(7.19.2)
• バイナリストリームの最後に付加されるナル文字の数。(7.19.2)
• 追加モードでオープンされたファイルに対し、最初にファイル位置指定子がファイルの始めに位置付けられるか終わりに位置付けられるか。(7.19.3)
• テキストストリームへの書込みが、結び付けられたファイルを最終書込み点の直後で切り捨てるかどうか。(7.19.3)
• ファイルバッファリングの特性。(7.19.3)
• 長さ0のファイルが実際に存在するかどうか。(7.19.3)
• 正しいファイル名の規則。(7.19.3)
• 同一のファイルを同時に複数回オープンできるかどうか。(7.19.3)
• ファイル内の多バイト文字のために使用される表現形式の特性と選択。(7.19.3)
• オープンされているファイルに対するremove関数の効果。(7.19.4.1)
• rename関数を呼び出す前に、第2引数で指定された新しいファイル名のファイルが既に存在していた場合のrename関数の動作。(7.19.4.2)
• プログラムが異常終了した場合、オープン中の一時ファイルが削除されるかどうか。(7.19.4.3)
• freopen関数使用時、第1引数のファイル名が空ポインタであった場合に、どのようなモード変更を許すか、およびどのような状況での変更を許すか。(7.19.5.4)
• 書式付きの出力で、無限大やNaNを書き込む時の形式。また、NaNの書込みで使われるかもしれないn文字列、nワイド文字列の意味。※NaNの変換形式は「[-]nan」「[-]nan(n文字列)」「[-]NAN」「[-]NAN(n文字列またはnワイド文字列)」のいずれか。(7.19.6.1, 7.24.2.1)
• fprintf関数およびfwprintf関数での%p変換の出力。(7.19.6.1, 7.24.2.1)
• fscanf関数およびfwscanf関数の%[変換において、文字-(ハイフン)が走査文字の並びに含まれ、かつ先頭の文字(先頭が文字^のときは2文字目)でも最後の文字でもない場合の文字-の解釈。(7.19.6.2, 7.24.2.1)
• fscanf関数およびfwscanf関数での%p変換によって一致する文字の並びの集合と対応する入力項目の解釈。(7.19.6.2, 7.24.2.2)
• fgetpos関数、fsetpos関数、ftell関数の失敗時に設定されるerrnoマクロの値。(7.19.9.1, 7.19.9.3, 7.19.9.4)
• strtod関数、strtof関数、strtold関数、wcstod関数、wcstof関数、wcstold関数によって変換されたNaNを表現する文字列でのn文字あるいはnワイド文字の並びの意味。(7.20.1.3, 7.24.4.1.1)
• strtod関数、strtof関数、strtold関数、wcstod関数、wcstof関数、wcstold関数が、アンダーフロー発生時にerrnoにERANGE格納するかどうか。(7.20.1.3, 7.24.4.1.1)
• calloc関数、malloc関数、realloc関数が、要求された領域の大きさが0である時に、割り付けたオブジェクトへのポインタを返すか、それとも空ポインタを返すか。(7.20.3)
• abort関数、_Exit関数の呼び出し時に、書き出されていないバッファリングされたデータをもつオープンしているストリームをフラッシュするかどうか、オープンしているストリームをクローズするかどうか、一時ファイルを削除するかどうか。(7.20.4.1, 7.20.4.4)
• abort関数、exit関数、_Exit関数によってホスト環境へ返される終了状態。(7.20.4.1, 7.20.4.3, 7.20.4.4)
• system関数に渡された実引数が空ポインタでない場合に、system関数によって返される値。(7.20.4.6)
• 地方時と夏時間。(7.23.1)
• clock_tとtime_tで表現可能な時刻の範囲と精度。(7.23)
• clock関数で計算されるプロセッサ時間の開始時点。(7.23.2.1)
• "C"ロケールでの、strftime関数、wcsftime関数の%Z変換指定子に対応する置換文字列。(7.23.3.5, 7.24.5.1)
• IEC 60559準拠の処理系で、三角関数、双曲線関数、底がeの指数関数、底がeの対数関数、エラー関数、ログガンマ関数が、"不正確結果"浮動小数点例外を生成するかどうか。生成する場合、いつ生成するか。(F.9)
• IEC 60559準拠の処理系で、<math.h>の関数が丸め方向モードを尊重するか。(F.9)
• <float.h>、<limits.h>、<stdint.h>の各ヘッダで指定されたマクロに割り当てられる値あるいは式。(5.2.4.2, 7.18.2, 7.18.3)
• 明示的に規定されていない場合の、オブジェクトを構成するバイトの並びのバイト数、バイトの順序、表現方法。(6.2.6.1)
• sizeof演算子の結果の値。(6.5.3.4)