GCC 对C语言的扩展

Linux内核必须使用GNU的GCC编译器来编译，而GCC提供了很多的C语言扩展，这些扩展对优化、目标代码布局、更安全的检查等提供了很强的支持。因此，内核代码所使用的C语法并不完全符合ANSI C标准，实际上，只要有可能，内核开发者总是要用到GCC提供的C语言扩展部分。所以特意找了几个常用的特性总结下。

1、语句内嵌表达式（statement-embedded expression）

在gnu c 中，用括号将复合语句括起来也形成了表达式。他允许你在一个表达式内使用循环，跳转和局部变量。


一个复合语句是用大括号{}括起来的一组语句。在包含语句的表达式这种结构中，再用括号( )将大括号括起来
例如：
({ int y = foo (); int z;
  if (y > 0) z = y;
  else z = - y;
  z; }
)


就是一个合法表达式，用于计算foo( )函数返回值的绝对值。
在上面的复合语句中，最后的一句必须是一个以分号结尾的表达式。这个表达式代表了整个结构的值。
如果你在大括号里的最后一句用的是其他的语句，则整个结构的返回类型为void，即没有合法的返回值。


这种特性使得宏定义变得更加安全（因为每个操作数都只被计算一次，例如++运算）。例如计算最大值通常在c语言中被定义为这样的宏： 
#define max(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))


但是其中的a和b可能会被计算两次，如果操作数带有副作用，则会产生错误的结果。


在gnu c中，如果你知道了操作数的类型（假设为int），你可以这样安全的定义宏：
#define maxint(a,b) \
({int _a = (a), _b = (b); _a > _b ? _a : _b; })


内核中做法：
#define min_t(type,x,y) \  
({ type __x = (x); type __y = (y); __x < __y ? __x: __y; })  
#define max_t(type,x,y) \  
    ({ type __x = (x); type __y = (y); __x > __y ? __x: __y; }) 


使用语句表达式只计算参数一次，避免了可能的错误。


语句内嵌在常量表达式（例如枚举类型），位域尺寸或静态变量初始化中是不允许的。
如果你不知道操作数的类型，你也可以使用typeof来获得类型。


典型用法用下单链表pop操作：


#define _$slist_pop(H,L)\
({\
typeof((H)->L) _p$ = (H)->L;\
if( _p$){ (H)->L = _p$->next; _p$->next = NULL;} _p$;\
})


使用 typeof 获得类型、最后一个 _p$ 用于返回值。


2、可变参数宏 __VA_ARGS__ 常用： ##__VA_ARGS__


举例如下：
#define err_log(fmt, ...) fprintf (stderr, fmt, __VA_ARGS__) 
其中的"…"表示可变参数，实际调用时，它们会替代宏体里的__VA_ARGS__。


但在fprintf的参数列表中最后的逗号后面没有参数。在编译时就会报错。
此时可如此定义：


#define err_log(fmt, ...) fprintf(stderr, fmt, ##__VA_ARGS__)


"##"主要针对参数为空的情况。既然称为可变参数，那传递空参数也是可以的。如果没有使用"##"，传递空参数时，比如：
err_log("A null message"); 
宏展开后，其中的字符串后面会多个多余的逗号，而"##"则会使预处理器去掉这个多余的逗号。


还有如下的宏方便用于调试：
__FILE__ 宏在预编译时会替换成当前的源文件名
__LINE__宏在预编译时会替换成当前的行号
__FUNCTION__宏在预编译时会替换成当前的函数名称


3、GCC 中零长数组


GCC 中允许使用零长数组，把它作为结构体的最后一个元素非常有用.
struct line {
    int length;
    char contents[0];
};


struct line *thisline = (struct line *) malloc (sizeof (struct line) + this_length);
thisline->length = this_length;


零长数组在有固定头部的可变对象上非常适用，我们可以根据对象的大小动态地去分配结构体的大小。


作为零长度数组的原始实现的神奇之处，sizeof被赋值为0。sizeof (struct line) = 4B

4、标号元素

在标准C里，数组或结构变量的初始化值必须以固定的顺序出现，而在GCC中，通过指定索引或结构域名，
则允许初始化值以任意顺序出现。


指定数组索引的方法是在初始化值前写"[INDEX] ="，还可以使用"[FIRST ... LAST] ="的形式指定一个范围


int platform_intr_list[ACPI_MAX_PLATFORM_INTERRUPTS] = {  
   [0 ... ACPI_MAX_PLATFORM_INTERRUPTS - 1] = -1  
};
将数组platform_intr_list的任何元素都初始化为-1


对于结构初始化，比如：
const struct file_operations ext2_file_operations = {  
      .llseek     = generic_file_llseek,  
      .read       = do_sync_read,  
      .write      = do_sync_write,  
}


将结构ext2_file_operations的元素llseek初始化为generic_file_llseek，当结构体的定义变化导致元素的偏移位置改变时，仍然可以确保已知元素的正确性。


5、特殊属性（__attribute__）


GCC允许声明函数、变量和类型的特殊属性，以便指示编译器进行特定方面的优化和更仔细的代码检查。使用方式为在声明后加上：
attribute__ (( ATTRIBUTE )) 
其中ATTRIBUTE是属性的说明，多个说明之间以逗号分隔.


//=========变参调用的编译检查宏==========
#ifndef _AS_PRINTF
#if defined(__GNUC__)
# define _$PRINTF(m,n) __attribute__ ((__format__ (__printf__, (m), (n))))
# define _$SCANF(m,n) __attribute__ ((__format__ (__scanf__, (m), (n))))
#else
# define _$PRINTF(m,n)
# define _$SCANF(m,n)
#endif
#endif


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顺便对比了一下逗号表达式与语句内嵌表达式的区别：

逗号运算符，优先级别最低,逗号表达式的运算规则是从左向右依此计算，把最后一个表达式的值作为整个表达式的值.

举例说明：
main()
{
int x,y,z;
x=y=1;
z=x++,y++,++y;
printf("%d,%d,%d\n",x,y,z);
}


记住逗号运算符优先级最低、所以等价：(z=x++),y++,++y; 答案： x(2)，y(3)，z(1)


（a = 3，b = 5，b+ = a，c = b* 5），求逗号表达式的值？ 40


func(rec1,rec2+rec3,(rec4,rec5));该函数调用语句中，含有的实参个数是


C语言中规定，函数调用时实参与实参之间是用逗号隔开的,其中第一个实参是rec1,第二个实参是rec2+rec3,
第三个实参是(rec4,rec5)，这里的第三个实参就是一个逗号表达式，根据逗号表达式的运算规则，
第三个实参的值应该等于rec5的值。

fun(a+b,(x,y),fun(n+k,d,(a,b))); 在此函数调用语句中实参的个数是 3