gnu里面的常用c扩展语法

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今天在 linux 下使用了 system 这个库函数，system 函数的原型是

int system(const char* string);

system 函数的执行时调用 /bin/sh -c string 来执行指定参数的字符串，返回参数是子进程的退出状态，下面是我的测试小列子:

/*
 * test2.c
 */

#include <stdio.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{printf("hello world!\n");
    return 1;
}

/*
 * test.c
 */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{int ret = system("./test2");

    printf("ret = %d\n", ret); //ret = 256
    printf("WEXITSTATUS(ret) = %d\n", WEXITSTATUS(ret)); //WEXITSTATUS(ret) = 1
    return 0;
}

分别编译上面的两个文件 gcc test2.c -o test2 , gcc test.c -o test, 然后执行./test 程序，你会发现 ret 的值和宏得到的值有点不同, 宏所得到的值才是我们想要的子进程的退出码，查了点资料发现，子进程的退出码是放在整形数的 8 -16 位的，所以有了上面的值的不同，同时我对 WEXITSTATUS 的定义有了兴趣，使用 gcc -E test.c -o test.i 得到预处理文件，下面是 WEXITSTATUS(ret)的定义

((((__extension__ (((union { __typeof(ret) __in; int __i; }) {.__in = (ret) }).__i))) & 0xff00) >> 8);

这个定义使用了 gun/ c 的扩展语法, 下面我先来介绍一下 gun/ c 的常用扩展语法, 再来解释上面的宏

一.Designated Initializers（指定成员初始化)

int array[6] = {[4] = 29, [2] = 15}; 和这个是等价的 int array[6] = {0, 0, 15, 0, 29, 0}

struct point {int x; int y};

union foo {int i; double d};

当初始化一个结构体成员时，我们可以这个来初始化

struct point p = {.y = 2, .x = 1}; 他是和 struct point p = {1, 2}是等价的

union foo f = {.d = 4};

二.typeof 关键字(__typeof, __typeof__)

typeof(expression)用于得到一个表达式的类型, 下面的__extension__你现在可以理解成一个空格，后面会解释

/*
 * test3.c
 */

#include <stdio.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{__extension__ typeof(1) i = 100; //typeof(1)取得 1 的类型是 int，然后用 int 定义一个变量

    printf("i = %d\n", i); //i = 100
    return 0;
}

三.Statements and Declarations in Expressions(复合语句声明)

({expression;…})，复合语句的值是最后一个表达式的值

/*
 * test4.c
 */

#include <stdio.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
    int result = __extension__ ({
        int i = 1, sum = 0;

        for(; i<=100; i++)
            sum += i;
        sum; // 复合语句块的值就是 sum 的值
    });

    printf("result = %d\n", result);  //reslut = 5050
    return 0;
}

说了复合语句块，我们来 gnu 里面关于这个的一个应用, 正常情况下我们定义一个求最小值的宏, 是这样定义的

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

当我们以这样的方式调用这个宏，和我们预想的结果不一样

/*
 * test5.c
 */

#include <stdio.h>

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

int main(int argc, const char *argv[])
{
    int x = 1, y = 2;

    int ret = min(x++, y++); // 我们期望的结果是 1

    printf("ret = %d\n", ret); //ret = 2, 这里就有宏的副作用了，进行简单的文本替换
    return 0;
}

现在我们以复合语句的方式来定义

#define min(x, y) __extension__ ({\
        typeof(x) __x = (x);\
        typeof(y) __y = (y);\
        (void)(&__x == &__y);\
        (__x < __y) ? __x : __y;\
})

下面是测试小列子:

/*
 * test6.c
 */

#include <stdio.h>

#define min(x, y) __extension__ ({\
        typeof(x) __x = (x);\
        typeof(y) __y = (y);\
        (void)(&__x == &__y);\ 
        (__x < __y) ? __x : __y;\
})

int main(int argc, const char *argv[])
{
    int x = 1, y = 2;

    int ret = min(x++, y++);

    printf("ret = %d\n", ret); //ret = 1, 这个就避免了宏的副作用
    return 0;
}

上面的 (void)(&__x == &__y) 是判断 x 和 y 是不是同一种类型，如果编译器会警告.

四.Compound Literals

gun 允许我们以这样的 (type){expresion} 这个的形式来得到一个临时变量, 这种形式类似于强制类型转换

/*
 * test7.c
 */

#include <stdio.h>

typedef struct student 
{
    int id;
    char name[10];
}Stu;

int main(int argc, const char *argv[])
{Stu s = __extension__ (Stu){.id = 1, .name = "zhang"}; // 这里和类型转换很相像，等价于 Stu s = {1, "zhang"};
    
    printf("id = %d, name = %s\n", s.id, s.name); //id = 1, name = zhang
    return 0;
}

五.__extension__关键字

上面的列子中使用了 gnu 对 c 语言的扩展，我们都加上了__extension__关键字, 如果不加__extension__关键字，当我们编译的是加上 -pedantic 选项时，会产生警告信息，__extension__关键字就是说使用 gun 对 c 语言的扩展，编译时加上 -pedantic 选项不要产生警告信息

六.__attribute__关键字

__attribute__关键字用于对变量，函数声明等进行一下约束信息

__attribute__((always_inline)) // 声明此函数式内联函数

__attribute__((constructor)) // 强调此函数在 main 函数之前被调用

__attribute__((destructor)) // 强调此函数在 main 函数结束之后被调用

/*
 * test8.c
 */

#include <stdio.h>

void enter_main(void) __attribute__ ((constructor));
void exit_main(void) __attribute__ ((destructor));

int main(int argc, const char *argv[])
{printf("main.\n");

    return 0;
}

void enter_main(void) 
{printf("before enter main.\n");
}

void exit_main(void)
{printf("exit main.\n");
}

打印出

before enter main.

main.

exit main.

这里的__attribute__((destructor))用法和 atexit()函数的调用很相像，不过一个是根据声明的顺序调用，一个根据入栈规则调用

更多关于__attribute__的用法请参考http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.1.2/gcc/Function-Attributes.html#Function-Attributes

七. 关于几个内建函数的用法

下面是关于内建函数的声明

void* __builtin_apply_args();

void* __builtin_apply(void (*function)(), void* arguments, size_t size);

void __builtin_return(void* result);

下面是一个小列子，关于这几个内建函数的使用, 假如函数 f 中需要调用另一个函数 g，并且传给 g 的参数和传给 f 的参数完全一样，则在 f 中可以使用第一个函数__builtin_apply_args 构造参数，使用__builtin_apply 完成 g 的调用，使用__builtin_return 保存 g 的返回值

/*
 * test9.c
 */

#include <stdio.h>
void* __builtin_apply_args();

void* __builtin_apply(void (*function)(), void* arguments, size_t size);

void __builtin_return(void* result);

void log(const char* string, ...)
{void* arg = __builtin_apply_args();

    printf("print log\n");
    __builtin_apply(printf, arg, 128);
}

int main(int argc, const char *argv[])
{log("file: %s, line %d.\n", __FILE__, __LINE__);
    return 0;
}

如果没有这种技术，而要在 log 函数中调用 printf 函数，就非常困难了，除非使用 va_start, va_end 这些宏构造参数，然后调用 vfprintf，然而有了这三个函数，就非常简单。

现在在让我们回头来看 WEXITSTATUS(ret)的定义

((((__extension__ (((union { __typeof(ret) __in; int __i; }) {.__in = (ret) }).__i))) & 0xff00) >> 8);

这个宏的先用 ret 的值定义一个联合体的临时变量，在取临时变量的值的 8 -16 位，得到子进程的退出状态