GNU C 扩展（转）

时间：2015-04-06 00:46:23 阅读：272 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

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GNU CC 是一个功能非常强大的跨平台 C 编译器，它对 C 语言提供了很多扩展，这些扩展对优化、目标代码布局、更安全的检查等方面提供了很强的支持。这里对支持支持 GNU 扩展的 C 语言成为 GNU C。在 Linux 内核中使用了大量的 GNU C 扩展，以致 GNU C 成为了内核唯一的编译器。

1、语句表达式

GNU C 把包含在括号中的复合语句看做是一个表达式，称为语句表达式，它可以出现在任何允许表达式的地方，你可以在语句表达式中使用循环、局部变量等，原本只能在复合语句中使用。例如有如下宏定义：

引用

#define min_t(type, x, y) ({ type __x = (x); type __y = (y); __x < __y ? __x: __y; })

而标准的宏定义为：

引用

#define min(x,y) ((x) < (y) ? (x) : (y))

这个定义计算 x 和 y 分别两次，当参数有副作用时，将产生不正确的结果，见：http://www.groad.net/bbs/read.php?tid=1034

修改上面链接代码如下：

引用

#include <stdio.h>

#define MIN(type, x, y) ({ type __x = (x); type __y = (y); __x < __y ? __x: __y;})
int main ()
{
    int i = 10;
    int a[5] = {8,9,11,10,13};

    int *p = a;
    int j;

    j = MIN(int, *p++, i);
    printf("%d\n", j);

    printf("%d\n", *p);

    return (0);
}

运行及输出：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/micro> ./micro2.exe
8
9

说明：
这时候，*P 不再做 2 次的 + 1 运算。这是因为宏定义的语句表达式中有赋值语句，此后作用的是 __x (为 8)而不是 x (为 *p++)。

上面的宏定义，需要提供参数类型，如 int 。但是如果用 typeof 就可以定义更加通用的宏。

测试代码：

引用

#include <stdio.h>

#define MIN(x, y) ({ const typeof(x) _x = (x); const typeof(y) _y = (y); _x < _y ? _x:_y;})

int main ()
{
        int i = 10;
        float a[5] = {8.1,9.1,11.2,10.3,13.4};

        float  *p = a;
        float j;

        j = MIN(*p++, i);
        printf("%f\n", j);

        printf("%f\n", *p);

        return (0);
}

运行及输出：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/micro> ./micro3.exe
8.100000
9.100000

说明：
应用上面程序中的宏，不再需要额外提供一个参数的类型。和上面的例子一样，不会产生副作用，最终用来比较的值是所希望的数组中的第一个元素 8.1。注意，在宏执行完后，指针还是要移动到数组的下一个元素。

beyes

2009-08-14 02:24

GNU C 允许使用零长度数组，在定义变长的头结构时，这个特性非常有用。

测试代码：

引用

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

typedef struct user_def {
        char *name;
        int  length;
        char bytes[0];
} user_def_t;

int main()
{
        int length = 10;
        user_def_t *p;

        p = (user_def_t *)malloc (sizeof(user_def_t) + length);

        if (p == NULL) {
                printf("malloc failed\n");
                exit(1);
        }
        p->name = "good";
        p->length = length;

        memset(p->bytes, 0, length);
        p->bytes[0] = ‘a‘;
        p->bytes[1] = ‘b‘;
        p->bytes[2] = ‘c‘;

        printf("%s\n", p->bytes);

        free(p);
        return 0;
}

运行及输出：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/GNU_C_EXT> ./entry.exe
abc

说明：
如果用 sizeof 结构体中的 bytes 大小，那么得到的是 0 ，所以它是一个零长度数组。但是，零长度数组的作用不是用来定义一个结束地址，而是为了将来的扩展。结构体本身类似于一个信息头。同时，此结构只能通过堆方式分配内存。注意的是，结构体中的数组不是非得是零长度数组才，如果定义了长度也是可以的，但是如果基于将来进行扩展的目的，这就显得没有必要了。

beyes

2009-08-14 12:18

在 GNU C 中，宏可以接受可变数目的参数，就像函数一样，如：

引用

#define pr_debug(fmt, arg...)
printk(KERN_DEBUG fmt, ##arg);

以前可变参数只能应用在真正的函数中，不能用在宏里。但在 C99 编译器标准中，它允许定义可变参数宏(variadic macros)，这样就可以拥有可以变化的参数表的宏。比如：

引用

#define debug(...) printf(__VA_ARGS__)

debug 中的省略号表示一个可以变化的参数列表。__VA_ARGS__ 是个保留名，它把参数传递给宏。当宏展开时，实际的参数就传递给了 printf() 。完整的测试代码如下：

引用

#include <stdio.h>

#define debug(...) printf(__VA_ARGS__)

int main()
{
    char a[20] = "hello world\n";
    int i = 10;
    debug("i = %d, %s", i, a);

    return 0;
}

运行及输出：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/micro> ./mic.exe
i = 10, hello world

由于 debug() 是个可变参数宏，所以在每次调用中能给它传递不同数目的参数。
注意，可变参数宏不被 ANSI/ISO C++ 所正式支持。因此，在使用这项功能时，要检查边起义的版本是否对其支持。

GCC 支持复杂的宏，它使用一种不同的语法，使你可以给可变参数一个名字，如同其它参数一样，比如：

引用

#define debug(format, args...) fprintf(stderr, format, args)

这种定义可读性更强，也更容易描述。完整测试代码：

引用

#include <stdio.h>

#define debug(format, args...) fprintf(stderr, format, args)

int main()
{
    char a[20] = "hello world\n";
    int i = 10;
    debug("i = %d, %s", i, a);

    return 0;
}

运行输出：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/micro> ./mic.exe
i = 10, hello world

但是上面的定义仍存在一点问题，如果把上面的代码改为下面的：

引用

#include <stdio.h>

#define debug(format, args...) fprintf(stderr, format, args)

int main()
{

debug("hello world\n");

return 0;
}

那么在编译时会提示以下错误：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/micro> gcc -g mic.c -o mic.exe
mic.c: In function ‘main’:
mic.c:10: error: expected expression before ‘)’ token

提示缺少右边括号。这是因为，当宏展开后，"hello world\n" 代入 format，然而，在其后还紧跟着一个逗号，但是这个逗号后面是期望有 args 参数的，但这里却没有，所以宏不能展开完全，故而无法编译通过。那么，再改一下宏定义：

引用

#include <stdio.h>

#define debug(format, args...) fprintf(stderr, format, ##args)

int main()
{
debug("hello world\n");

return 0;
}

这时候，再编译运行及输出：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/micro> gcc -g mic.c -o mic.exe
beyes@linux-beyes:~/C/micro> ./mic.exe
hello world

编译通过，并正常输出。上面的代码，在 fprintf() 中的 args 前面加了两个 # 号 ##。
## 号的作用是：
如果可变参数部分( args...) 被忽略或为空，那么 "##" 操作会使预处理器 (preprocessor) 去掉它前面的那个逗号。如果在调用宏时，确实提供了一些可变参数，GNU C 也会正常工作，它会把这些可变参数放在逗号的后面；如果没有提供，它就会自动去掉前面的逗号，使宏结束展开 ---- 补充完右边括号。

另外，假如按照 C99 的定义来用，改宏为：

引用

#define debug(format, args...) fprintf(stderr, format, ##__VA_ARGS__)

那么编译会出错：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/micro> gcc -g mic.c -o mic.exe
mic.c:3:58: warning: __VA_ARGS__ can only appear in the expansion of a C99 variadic macro
mic.c:9:1: error: pasting "," and "__VA_ARGS__" does not give a valid preprocessing token
mic.c: In function ‘main’:
mic.c:9: error: ‘__VA_ARGS__’ undeclared (first use in this function)
mic.c:9: error: (Each undeclared identifier is reported only once
mic.c:9: error: for each function it appears in.)

原因在于，args... 和 ##__VA_ARGS__ 是不匹配的，正确的匹配应该是：

引用

#define debug(format, ...) fprintf(stderr, format, ##__VA_ARGS__)

注意，... 省略号对应的就是 __VA_ARGS__

一般的，定义可变参数宏的一个流行方法，形如：

引用

#define DEBUG(args) (printf("DEBUG: "), printf args)
if(n != 0) DEBUG(("n is %d\n", n));

这个方法的一个缺点是，要记住一对额外的括弧。

beyes

2009-08-14 22:53

标准 C 要求数组或结构变量的初始化值必须以固定的顺序出现。比如初始化一个数组： char a [5] = {‘a‘, ‘b‘,‘c‘}; 则必定是 a[0] 为 a; a[1] 为 b; a[2] 为 c ，这是一个固定的初始化顺序。

但在 GNU C 中，通过指定索引，允许初始值以任意的顺序出现。下面是一个示例代码：
[font=[object htmloptionelement]]

引用

#include <stdio.h>

#define SIZE 10
int main()
{
    unsigned long array[SIZE] = {[2 ... SIZE-1] = 8};
    int i;

    for (i = 0; i < 10; i++)
        printf("%d ", array [i]);

    printf("\n");

    return 0;
}

运行与输出：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/GNU_C_EXT> ./sign.exe
0 0 8 8 8 8 8 8 8 8

说明：
从程序中可以看到，可以从第 2 个元素初始化到最后一个元素，初始化值都是 8 ，而第0，第1个元素被默认初始化，值为0。

beyes

2009-08-15 12:21

GNU C 允许在一个 case 标号中指定一个连续范围的值。

测试代码：

引用

#include <stdio.h>

void test (char code)
{
    switch (code) {
        case ‘0‘ ... ‘9‘:
            printf("code in 0~9\n");
            break;
        case ‘a‘ ... ‘f‘:
            printf("code in a~f\n");
            break;
        case ‘A‘ ... ‘F‘:
            printf("code in A~F\n");
            break;
        default:
            printf("no right code\n");
    }
}

int main()
{

    test(‘9‘);
    test(‘f‘);
    test(‘z‘);
    test(‘C‘);

    return (0);
}

运行输出：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/GNU_C_EXT> ./case_more.exe
code in 0~9
code in a~f
no right code
code in A~F

beyes

2009-08-15 15:03

GNU CC 预定义了两个标志符保存当前函数的名字，__FUNCTION__ 保存函数在源码中的名字，__PRETTY_FUNCTION__ 保存带语言特色的名字。在 C 函数中，这两个名字是相同的，在 C++ 函数中，__PRETTY_FUNCTION__ 包括函数返回类型等额外信息，Linux 内核只使用了 __FUNCTION__。

通常，在调式中最让人烦恼的阶段是不断地检查是否已调用了特定的函数。对此问题，一个解决办法是，在函数里添加 printf() <针对 C 语言>，如：

引用

void func_test ()
{
printf(" func_test() ");
/* 其他代码 */
}

但是，通常在一个典型的工程中，会包含有数千个函数，如果在每个函数中都加入一条这样的语句，那将非常痛苦。所以，现在有一种机制，可以自动玩成这项工作： __FUNCTION__

在最新的 ISO C 标准中，如 C99，加入了另一个有用的，类似于宏的表达式 __func__ ，它会报告未修饰过的（也就是未裁减过的）、正在被访问的函数名。注意，__func__ 不是一个宏，因为预处理器对此函数一无所知；相反，它是作为一个隐式声明的常量字符数组实现的：

static const char __func__[] = "functon-name";

在 function-name 处，为实际的函数名。

测试代码：

引用

#include <stdio.h>

void show_name (const char *name)
{
    printf("%s\n", name);
}

void fun_test ()
{
    show_name (__FUNCTION__);
    printf ("\n");
}

void fun_test2 ()
{
    printf (__func__);
    printf ("\n");
}

int main()
{
    fun_test();
    fun_test2();
    return 0;
}

运行及输出：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/GNU_C_EXT> ./FUNCTION.exe
fun_test

fun_test2

说明：
__func__ 标识符为官方 C99 标准定义，但是 ISO C++ 却不完全支持所有的 C99 扩展。因此，大多数编译器提供商都使用 __FUNCTION__ 取而代之。__FUNCTION__ 通常是一个定义为 __func__ 的宏，之所以使用这个名字，是因为它已经得到了广泛的支持。

beyes

2009-08-15 17:25

GNU C 提供了大量的内建函数，其中很多是标准 C 库的内建版本，例如 memcpy()，它们与对应的 C 库函数功能相同。而其他内建的名字通常以 __builtin 开始。

__builtin_return_address (LEVEL)

内建函数 __builtin_return_address 返回当前函数或其调用者的返回地址，参数 LEVEL 指定在栈上搜索框架的个数，0 表示当前函数的返回地址，1 表示当前函数的调用者的返回地址，依次类推。

下面是测试代码：

引用

#include <stdio.h>

int *address;
int *builtin_func ()
{
    address = __builtin_return_address(0);
    return address;
}

int main()
{

    builtin_func();

    printf("%p\n", address);

    return (0);
}

运行及输出：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/GNU_C_EXT> ./builtin.exe
0x804844c

看一下 builtin.exe 的反汇编代码：

引用

08048436 <main>:
8048436:    8d 4c 24 04              lea    0x4(%esp),%ecx
804843a:    83 e4 f0                 and    $0xfffffff0,%esp
804843d:    ff 71 fc                 pushl -0x4(%ecx)
8048440:    55                       push   %ebp
8048441:    89 e5                    mov    %esp,%ebp
8048443:    51                       push   %ecx
8048444:    83 ec 14                 sub    $0x14,%esp
8048447:    e8 d8 ff ff ff           call   8048424 <builtin_func>
804844c:    a1 1c a0 04 08           mov    0x804a01c,%eax
8048451:    89 44 24 04              mov    %eax,0x4(%esp)
8048455:    c7 04 24 30 85 04 08     movl   $0x8048530,(%esp)
804845c:    e8 f3 fe ff ff           call   8048354 <printf@plt>
8048461:    b8 00 00 00 00           mov    $0x0,%eax
8048466:    83 c4 14                 add    $0x14,%esp
8048469:    59                       pop    %ecx
804846a:    5d                       pop    %ebp
804846b:    8d 61 fc                 lea    -0x4(%ecx),%esp
804846e:    c3                       ret
804846f:    90                       nop

__builtin_constant_p (EXP)

内建函数 __builtin_constant_p 用于判断一个值是否为编译时的常数，如果参数 EXP 的值是常数，函数返回 1，否则返回 0 。

测试代码：

引用

#include <stdio.h>

#define SIZE 100

int main()
{
    int k;
    k = __builtin_constant_p (SIZE);

    if (k == 1) {
        printf("SIZE is constant\n");
        return 0;
    } else {
        printf("SIZE is not constant\n");
        return 0;
    }

    return 0;
}

运行及输出：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/GNU_C_EXT> ./builtin_const.exe
SIZE is constant

__builtin_expect (EXP,C)

内建函数 __builtin_expect 用于为编译器提供分支预测信息，其返回值是整数表达式 EXP 的值，C 的值必须是编译时的常数。

测试程序：

引用

#include <stdio.h>

#define TEST 10
#define TST 16

int expect (int a, int b)
{
        return (a + b);
}

int main()
{
        int a = 8;
        int b = 2;

        if ( __builtin_expect((expect(a, b)), TEST)) {
                printf ("expected TEST\n");
                return 0;
        }

        b = 8;
        if ( __builtin_expect((expect(a, b)), TST)) {
                printf ("expected TST\n");
                return 0;
        }

        printf ("none expected\n");
        return 0;
}

运行与输出：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/GNU_C_EXT> ./builtin_const.exe
SIZE is constant

这个内建函数的语义是 EXP 的预期值是 C，编译器可以根据这个信息适当地重排语句块的顺序，使程序在预期的情况下有更高的执行效率。

beyes

2009-08-16 12:38

在 http://www.groad.net/bbs/read.php?tid=1032 中转载了一篇关于 __attribute__ 机制说明的文章，这里再用完整的一般测试代码进行测试，作为加深理解与补充。

1、__attribute__ format 属性

语法格式：
format (archetype, string-index, first-to-check)

参数说明：
archtype : 指定是哪种风格 ()；
string-index : 指定传入的第几个参数是格式化字符串；
first-to-check : 指定从函数的第几个参数开始检查上述规则。

具体格式：
__attribute__((format(printf,m,n)));
__attribute__((format(scanf,m,n)));

测试代码：

引用

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>

void self_printf(const char *format, ...) __attribute__ ((format(printf,1,2)));

int main()
{
        int a = 10;
        int b = 8;
        int c;
        char buf [20] = "hello world";

        c = 10;
        self_printf("%d %d %s\n", a, b, buf);
        return 0;
}

void self_printf(const char *format, ...)
{
        int i;
        char c, *p;
        va_list ap;

        va_start (ap, format);

        while (*format)
                switch (*format++) {
                        case ‘s‘:
                           p = va_arg (ap, char *);
                           printf ("%s", p);
                           break;

                        case ‘d‘:
                           i = va_arg (ap, int);
                           printf ("%d ", i);
                           break;

                        case ‘c‘:
                            c = (char)va_arg (ap, int);
                            printf ("%c ", c);
                            break;

                        case ‘\n‘:
                            c = (char)va_arg (ap, int);
                            printf("\n");
                            break;
                }

        va_end (ap);
}

运行及输出：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/GNU_C_EXT> ./attribute.exe
10 8 hello world

说明：
self_printf() 中，第 1 个参数是 const char *format，即格式化字符串；第 2 个参数是省略号 "..."，这也就是参数个数不定的参数列表。

在 __attribute__ ((format(printf,1,2))); 里，1 就是表示 const char *format 格式化字符串； 2 表示从第二个参数开始检查，第二个参数即参数列表。

在主函数里调用调用 self_printf() 时，如果传入的参数不符合 printf() 标准函数的格式检查，那么就会发出警告或报错。比如将 self_printf("%d %d %s\n", a, b, buf); 改为 self_printf("%d %d\n", a, b, buf); 编译时会提示：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/GNU_C_EXT> gcc -Wall -g attribute.c -o attribute.exe
attribute.c: In function ‘main’:
attribute.c:14: warning: too many arguments for format

其实，在这里使用了 __attribute__ 属性后，事先就会对调用 seft_printf() 函数做检查。若检查通过，在其后的 self_printf() 内部的 switch() 里再检查格式字符串时，也没有必要再检查 % 了，也就是说，__attribute__ 保证了传入的参数是一定正确的。

另外，__atribute__ format 中的 format 格式字符串，还可以按 scanf, strftime或strfmon 这些函数中的格式字符串规则进行检查。

关于 va_start() , va_arg() , va_end() 的用法见： http://www.groad.net/bbs/read.php?tid=947

2、__attribute_((noreturn)) 属性
noreturn 属性用于 noreturn 函数，它告诉编译器被这个标识了这个属性的函数永不会返回。这可以让编译器生成稍微优化的代码，最重要的是可以消除不必要的警告信息，比如未初始化的变量。C 库函数中的 abort() 和 exit() 的声明格式就采用了这种格式，如：

引用

extern void exit(int) __attribute__((noreturn));
extern void abort(void) __attribute__((noreturn));

测试代码：

引用

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

/*__attribute__((noreturn))*/ void exitnow ()
{
        exit(1);
}

int foo (int n)
{

        if (n > 0) {
                exitnow();
                printf("hello world\n");
        } else  return 0;
}

int main ()
{
        int n = 10;
        foo (n);

        return 0;
}

编译一下：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/GNU_C_EXT> gcc -g -Wall attr_noreturn.c -o attr_noreturn.exe
attr_noreturn.c: In function ‘foo’:
attr_noreturn.c:17: warning: control reaches end of non-void function

编译器发出警告，提示已经到达 ‘非void’ 函数的末尾。这里的 ‘非 void‘ 函数是 int foo(int n)。因为 foo() 函数应该有一个返回值，但是当 n > 0 时，编译器却无法找到返回值。如果在 printf() 函数后面添加一行，比如 return (1); 那么编译时警告消失。尽管 exitnow() 调用的是 exit() 函数且实际上程序在 n > 0 时也不会到达 printf() 函数，但编译器不会去检查 exitnow() 函数是什么，它仍然认为 exitnow() 后，程序会继续往下走。然而，我们可以在 exitnow() 的前面添加 __attribute__((noreturn))后(上面程序中去掉 foo() 前面的屏蔽部分)，那么在不用添加 return (1); 语句的情况下，编译器也不会发出警告，因为 noreturn 属性明确告诉编译器：“ 到我这里，我不会返回了，你无需再发出警告”。

3、__attribute__ const 属性

该属性只能用于带有数值类型参数的函数上。当重复调用带有数值参数的函数时，由于返回值是相同的，所以此时编译器可以进行优化处理，除了第一次需要运算外，其它只需要返回第一次的结果即可，从而提高了效率。该属性主要适用于没有静态状态 (static state) 和副作用的一些函数，并且返回值仅仅依赖输入的参数。

测试代码：

引用

#include <stdio.h>

__attribute__((const)) int square(int n)
{
    return (n * n);
}

int main()
{
    int i;
    int total = 0;
    for (i = 0; i < 100; i++)
        total += square(5) + i;

    printf ("total = %d\n", total);

    return 0;
}

运行及输出：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/GNU_C_EXT> ./attr_const.exe
total = 7450

说明：
如果 square() 函数前不加 const 属性，那么在主函数的 for 循环里，计算机会老老实实的进行 100 次的函数调用。而在加了 const 属性后，square() 函数只调用一次，其余的 99 次都一律直接返回第一次的值 : 25 ，而无需经过再次计算，这是因为 square(5) 的值是固定的。
注意，带有该属性的函数不能有任何副作用或者是静态的状态。所以，像类似 getchar() 或 time() 这样充满“变数”的函数是不适合用该属性的。但是如果加了会怎么样呢？答案是没起作用。看下面代码：

引用

#include <stdio.h>
#include <time.h>

__attribute__((const)) time_t time_test(time_t *t)
{
    return (time (t));
}
int main()
{
    int i;
    time_t t = 0;
    for (i = 0; i < 5; i++) {
        printf ("%d\n", (time_test(&t) + i));
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

两次运行输出：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/GNU_C_EXT> ./attr_const.exe
1250417600
1250417602
1250417604
1250417606
1250417608
beyes@linux-beyes:~/C/GNU_C_EXT> ./attr_const.exe
1250417612
1250417614
1250417616
1250417618
1250417620

由此可见，在 time() 这样的函数上即使加了 const 标签，那也不会看到一直返回一个固定值的情况；如果返回固定时间值，那上面的结果就会有奇数出现。

4、__attribute__ ((packed));
__attribute__((packed)) 属性用于变量和类型，用于变量或结构域时，表示使用最小可能的对齐，用于枚举、结构或联合类型时表示该类型使用最小的内存。如对于结构体，就是它告诉编译器取消结构在编译过程中的优化对齐，按照实际占用字节数进行对齐。( 关于结构优化对齐<字节填充>，见：http://www.groad.net/bbs/read.php?tid=1037 )

测试代码：

引用

#include <stdio.h>

struct demo {
        char i;
        char j;
        int k;
        int l;
        double m;
}__attribute__((packed));

typedef struct demo1 {
        char i;
        char j;
        int k;
        int l;
        double m;
}__attribute__((packed)) test;

typedef struct demo2 {
        char i;
        char j;
        int k;
        int l;
        double m;
} demo_nopacked;

typedef struct demo3 {
        char i;
        char j;
        int k;
        int l;
        double m;
} demo_temp __attribute((packed));

int main()
{
        printf("sizeof demo is : %d\n", sizeof(struct demo));

        printf("sizeof demo is : %d\n", sizeof(test));

        printf("sizeof demo is : %d\n", sizeof(demo_nopacked));

        printf("sizeof demo is : %d\n", sizeof(demo_temp));

        return 0;
}

编译、运行及输出：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/base> gcc -g attr_pack.c -o attr_pack.exe
attr_pack.c:34: warning: ‘packed’ attribute ignored

beyes@linux-beyes:~/C/base> ./attr_pack.exe
sizeof demo is : 18
sizeof demo is : 18
sizeof demo is : 20
sizeof demo is : 20

如编译所提示的，__attribute__((packed)) 放在结构名 demo_temp 后面是要被忽略的。使用了 __attribute__((packed)) 标识的结构体，输出大小为自身实际字节占据的大小；没有标识的，则输出经过字节填充优化后的大小。

beyes

2009-08-21 10:30

__attribute__ 中的 section 属性对代码段起作用，其格式为：

引用

__attribute__ ((section("section_name")))

其意是将作用的函数或数据放入指定名为 "section_name" 输入段中。

输入段和输出段是相对于要生成最终的 elf 或 binary 时的 link 过程来说的。link 过程的输入大都是由源代码编译生成的目标文件.o ，那么这些 .o 文件中包含的段相对 link 过程来说就是输入段，而 link 的输出一般是可执行文件 elf 或库等，这些输出文件中也包含段，这些输出文件中的段叫做输出段。输入段和输出段没有必然联系，为互相独立，只是在 link 过程中，link 程序会根据一定的规则 (这些规则来源于 link script)，将不同的输入段组合到不同的输出段中。

测试代码-1：

引用

#include <stdio.h>
int main()
{

    int var __attribute__ ((section(".xxdata"))) = 9;
    printf ("%d\n", var);
    return 0;
}

编译：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/ELF> gcc -c test.c -o test.o
test.c: In function ‘main’:
test.c:7: error: section attribute cannot be specified for local variables

原来 section 属性不能用来声明局部变量。下面把 var 改为全局变量：

引用

#include <stdio.h>
int var __attribute__ ((section(".xxdata"))) = 9;
int main()
{
printf ("%d\n", var);
return 0;
}

编译通过。下面查看一下 test.o 文件中的 section 信息：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/ELF> objdump -x test.o

test.o:     file format elf32-i386
test.o
architecture: i386, flags 0x00000011:
HAS_RELOC, HAS_SYMS
start address 0x00000000

Sections:
Idx Name          Size      VMA       LMA       File off Algn
0 .text         00000034 00000000 00000000 00000034 2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, RELOC, READONLY, CODE
1 .data         00000000 00000000 00000000 00000068 2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
2 .bss          00000000 00000000 00000000 00000068 2**2
                  ALLOC
3 .xxdata       00000004 00000000 00000000 00000068 2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
4 .rodata       00000004 00000000 00000000 0000006c 2**0
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
5 .comment      0000003a 00000000 00000000 00000070 2**0
                  CONTENTS, READONLY
6 .comment.SUSE.OPTs 00000005 00000000 00000000 000000aa 2**0
                  CONTENTS, READONLY
7 .note.GNU-stack 00000000 00000000 00000000 000000af 2**0
                  CONTENTS, READONLY
SYMBOL TABLE:
00000000 l    df *ABS*    00000000 test.c
00000000 l    d .text    00000000 .text
00000000 l    d .data    00000000 .data
00000000 l    d .bss    00000000 .bss
00000000 l    d .xxdata    00000000 .xxdata
00000000 l    d .rodata    00000000 .rodata
00000000 l    d .comment.SUSE.OPTs    00000000 .comment.SUSE.OPTs
00000000 l    d .note.GNU-stack    00000000 .note.GNU-stack
00000000 l    d .comment    00000000 .comment
00000000 g     O .xxdata    00000004 var
00000000 g     F .text    00000034 main
00000000         *UND*    00000000 printf

RELOCATION RECORDS FOR [.text]:
OFFSET   TYPE              VALUE
00000012 R_386_32          var
0000001d R_386_32          .rodata
00000022 R_386_PC32        printf

上面，.xxdata 是自定义 section。像在 linux 驱动程序设计中，模块加载函数前有一个 __init 宏，也用了 attribute 的 section 属性，如：

引用

#define __init __attribute__ ((__section__(".init.text")))

说明：在 linux 内核中，所有标识为 __init 的函数在链接的时候都放在 .init.text 这个区段内。此外，所有的 __init 函数在区段 .initcall.init 中还保存了一份函数指针，在初始化时内核会通过这些函数指针调用这些 __init 函数，并在初始化完成后释放 init 区段 (包括 .init.text, .initcall.iinit 等)。

不但是变量，函数也可以用 section 属性来声明：

引用

#include <stdio.h>

int var __attribute__ ((section(".xdata.text"))) = 9;
int __attribute__ ((section(".xxdata"))) func (int var)
{
    printf ("%d\n", var);
    return 0;
}
int main()
{
    func (var);

    return 0;
}

编译后，同样用 objdump 查看一下 section 信息：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/ELF> objdump -x test.o

test.o:     file format elf32-i386
test.o
architecture: i386, flags 0x00000011:
HAS_RELOC, HAS_SYMS
start address 0x00000000

Sections:
Idx Name          Size      VMA       LMA       File off Algn
0 .text         0000002c 00000000 00000000 00000034 2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, RELOC, READONLY, CODE
1 .data         00000000 00000000 00000000 00000060 2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
2 .bss          00000000 00000000 00000000 00000060 2**2
                  ALLOC
3 .xdata.text   00000004 00000000 00000000 00000060 2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
4 .rodata       00000004 00000000 00000000 00000064 2**0
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
5 .xxdata       00000020 00000000 00000000 00000068 2**0
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, RELOC, READONLY, CODE
6 .comment      0000003a 00000000 00000000 00000088 2**0
                  CONTENTS, READONLY
7 .comment.SUSE.OPTs 00000005 00000000 00000000 000000c2 2**0
                  CONTENTS, READONLY
8 .note.GNU-stack 00000000 00000000 00000000 000000c7 2**0
                  CONTENTS, READONLY
SYMBOL TABLE:
00000000 l    df *ABS*    00000000 test.c
00000000 l    d .text    00000000 .text
00000000 l    d .data    00000000 .data
00000000 l    d .bss    00000000 .bss
00000000 l    d .xdata.text    00000000 .xdata.text
00000000 l    d .rodata    00000000 .rodata
00000000 l    d .xxdata    00000000 .xxdata
00000000 l    d .comment.SUSE.OPTs    00000000 .comment.SUSE.OPTs
00000000 l    d .note.GNU-stack    00000000 .note.GNU-stack
00000000 l    d .comment    00000000 .comment
00000000 g     O .xdata.text    00000004 var
00000000 g     F .xxdata    00000020 func
00000000         *UND*    00000000 printf
00000000 g     F .text    0000002c main

RELOCATION RECORDS FOR [.text]:
OFFSET   TYPE              VALUE
00000012 R_386_32          var
0000001a R_386_PC32        func

RELOCATION RECORDS FOR [.xxdata]:
OFFSET   TYPE              VALUE
00000010 R_386_32          .rodata
00000015 R_386_PC32        printf

在 linux 内核源代码中，与段相关的重要宏定义有：
__init , __initdata, __exit, __exitdata 及类似的宏。

在 include/init.h 中可以看到：

引用

#define __init __attribute__ ((__section__ (".init.text"))) __cold

#define __initdata __attribute__ (( __section__ (".init.data")))

#define __exitdata __attribute__ (( __section__ (".exit.data")))

#define __exit_call __attribute_used__ __attribute__ (( __section__ (".exitcall.exit")))

#define __init_refok oninline __attribute__ ((__section__ (".text.init.refok")))

#define __initdata_refok __attribute__ ((__section__ (".data.init.refok")))

#define __exit_refok noinline __attribute__ ((__section__ (".exit.text.refok")))

.........

#ifdef MODULE

#define __exit __attribute__ (( __section__ (".exit.text"))) __cold

#else

#define __exit __attribute_used__ __attribute__ ((__section__ (".exit.text"))) __cold

#endif

__init 宏常用的地方是驱动模块初始化函数的定义处；
__initdata 常用于数据定义，目的是将数据放入名叫 .init.data 的输入段。
需要注意的是，上面的定义中，用 __section__ 代替了 section 。还有其他一些类似定义的宏，作用也类似。

........... ........... ........... ........... ........... ........... ........... ........... ........... ........... ........... ........... ........... ...........

关于 initcall 的宏定义
这条宏定义更为重要，它是一条可扩展的宏：

引用

#define __define_initcall(level,fn,id) static initcall_t __initcall_##fn##id __used __attribute__((__section__(".initcall" level ".init"))) = fn

上面 initcall_t 的定义为：

引用

typedef int (*initcall_t)(void);

__used 的定义在 include/linux/compiler-gcc4.h 中找到(根据编译器的不同,gcc4 中的 4 可能为 3)为：

引用

#define __used __attribute__((__used__)

initcall 宏定义带有 3 个参数：
level, fn, id

分析一下这个宏：
由上面知道，initcall_t 是个用来函数指针定义类型，所以 __initcall_##fn##id 就是一个函数指针，fn 则是一个已经定义好了的函数。这里 ## 符号表示一个连接符的作用，它实际上负责一个新的函数名的定义。先不考虑 __used , __attribute__ 这些声明，假设fn 是一个定义好的函数 func() 的函数名 func，id 值为 9，level 值为 7，那么经过宏定义并展开后变成：
static initcall_t __initcall_func9

这时，再考虑 __used , __attribute__ 这些声明的意义：
__attribute__((__section__(".initcall" level ".init"))) 表示，函数(以上面的 __initcall_func9 为例)被放在 .initcall7.init 这个 section 中；__used 表示使用 .initcall7.init 这个 section 中的空间。

上面宏定义并不直接使用，同样在 init.h 文件中找到如下的宏定义：

引用

#define core_initcall(fn)               __define_initcall("1",fn,1)
#define core_initcall_sync(fn)          __define_initcall("1s",fn,1s)
#define postcore_initcall(fn)           __define_initcall("2",fn,2)
#define postcore_initcall_sync(fn)      __define_initcall("2s",fn,2s)
#define arch_initcall(fn)               __define_initcall("3",fn,3)
#define arch_initcall_sync(fn)          __define_initcall("3s",fn,3s)
#define subsys_initcall(fn)             __define_initcall("4",fn,4)
#define subsys_initcall_sync(fn)        __define_initcall("4s",fn,4s)
#define fs_initcall(fn)                 __define_initcall("5",fn,5)
#define fs_initcall_sync(fn)            __define_initcall("5s",fn,5s)
#define rootfs_initcall(fn)             __define_initcall("rootfs",fn,rootfs)
#define device_initcall(fn)             __define_initcall("6",fn,6)
#define device_initcall_sync(fn)        __define_initcall("6s",fn,6s)
#define late_initcall(fn)               __define_initcall("7",fn,7)
#define late_initcall_sync(fn)          __define_initcall("7s",fn,7s)

这些宏定义是为了方便使用 __define_initcall 宏的，上面每条宏第一次使用时都会产生一个新的输入段。

... ... ... ... ...... .... ... ... ... ... .... ... ...
(转)
__setup宏的来源及使用__setup这条宏在LinuxKernel中使用最多的地方就是定义处理Kernel启动参数的函数及数据结构，请看下面的宏定义：
#define __setup_param(str, unique_id, fn,early)   \
static char __setup_str_##unique_id[] __initdata__aligned(1) = str; \
static struct obs_kernel_param__setup_##unique_id \
__used__section(.init.setup)   \
__attribute__((aligned((sizeof(long))))) \
= { __setup_str_##unique_id, fn, early }

#define __setup(str,fn)    \
__setup_param(str, fn, fn, 0)
使用Kernel中的例子分析一下这两条定义：
__setup("root=",root_dev_setup);
这条语句出现在init/do_mounts.c中，其作用是处理Kernel启动时的像root=/dev/mtdblock3之类的参数的。
分解一下这条语句，首先变为：
__setup_param("root=",root_dev_setup,root_dev_setup,0);
继续分解，将得到下面这段代吗：
static char __setup_str_root_dev_setup_id[] __initdata__aligned(1) = "root=";
static struct obs_kernel_param __setup_root_dev_setup_id
__used __section(.init.setup)
__attribute__((aligned((sizeof(long)))))
= { __setup_str_root_dev_setup_id,root_dev_setup, 0 };

这段代码定义了两个变量：字符数组变量__setup_str_root_dev_setup_id，其初始化内容为"root="，由于该变量用__initdata修饰，它将被放入.init.data输入段；另一变量是结构变量__setup_root_dev_setup_id，其类型为structobs_kernel_param，该变理被放入输入段.init.setup中。结构struct structobs_kernel_param也在该文件中定义如下：
struct obs_kernel_param {
const char *str;
int (*setup_func)(char *);
int early;
};
变量__setup_root_dev_setup_id的三个成员分别被初始化为：
__setup_str_root_dev_setup_id －－>前面定义的字符数组变量，初始内容为"root="。
root_dev_setup －－> 通过宏传过来的处理函数。
0 －－>常量0，该成员的作用以后分析。
现在不难想像内核启动时怎么处理启动参数的了：通过__setup宏定义obs_kernel_param结构变量都被放入.init.setup段中，这样一来实际是使.init.setup段变成一张表，Kernel在处理每一个启动参数时，都会来查找这张表，与每一个数据项中的成员str进行比较，如果完全相同，就会调用该数据项的函数指针成员setup_func所指向的函数（该函数是在使用__setup宏定义该变量时传入的函数参数），并将启动参数如root=后面的内容传给该处理函数。

beyes

2009-08-21 11:34

unused 属性用于函数和变量，表示该函数或变量可能不使用。

测试代码：

引用

#include <stdio.h>

int main()
{
    int ai = 10;
    int bi = 11;

    printf("%d\n", bi);

    return 0;
}

编译一下：

引用

beyes@linux-beyes:~/C/GNU_C_EXT> gcc -g -Wall attr_unused.c -o attr_unused.exe
attr_unused.c: In function ‘main’:
attr_unused.c:6: warning: unused variable ‘ai’

在上面的编译中，必须使用 -Wall 选项才能产生 ai 变量没有被使用的警告信息，否则不会产生警告。

程序中添加 unused 属性后：

引用

#include <stdio.h>

int main()
{
    int __attribute__((unused)) ai = 10;
    int bi = 11;

    printf("%d\n", bi);

    return 0;
}

这样，编译时，无警告信息产生。

GNU C 扩展（转）

标签：

原文地址：http://www.cnblogs.com/kwseeker-bolgs/p/4395043.html

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