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[笨叔点滴9] GNU GCC扩展2

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知识就是力量，时间就是生命。这篇文章主要讲述[笨叔点滴9] GNU GCC扩展2相关的知识，希望能为你提供帮助。


本次点滴，我们继续GNU GCC扩展吧！


01 GCC扩展吧
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5)          可变参数宏
在GNU C语言中，宏可以接受可变数目的参数，这个主要运用在输出函数里。
 
< include/linux/printk.h>
 
#define pr_debug(fmt, ...)\\
        dynamic_pr_debug(fmt, ##__VA_ARGS__)
 
“...”代表一个可以变化的参数表，__VA_ARGS__是编译器保留字段，预处理时把参数传递给宏。当宏的调用展开时，实际参数就传递给dynamic_pr_debug函数了。
 
6)          函数属性
GNU C语言允许声明函数属性（Function Attribute）、变量属性（Variable Attribute）和类型属性（Type Attribute），以便编译器进行特定方面的优化和更仔细的代码检查。特殊属性语法格式为：
__attribute__((attribute-list))
 
GNU C语言里定义的函数属性有很多，如noreturn、format以及const等。另外还可以定义一些和处理器体系结构相关的函数属性，如ARM体系结构中可以定义interrupt、isr等属性，有兴趣的读者可以参阅GCC的相关文档。
 
下面是Linux内核中使用format属性的一个例子。
< drivers/staging/lustru/include/linux/libcfs/>
 
int libcfs_debug_msg(structlibcfs_debug_msg_data *msgdata,
                              const char*format1, ...)
        __attribute__ ((format (printf, 2, 3)));
 
libcfs_debug_msg()函数里声明了一个format函数属性，它会告诉编译器按照printf的参数表的格式规则对该函数参数进行检查。数字2表示第2个参数为格式化字符串，数字3表示参数“...”里的第一个参数在函数参数总数中排在第几个。
 
                    noreturn属性通知编译器，该函数从不返回值。这让编译器消除不必要的警告信息。比如die函数，这函数不会返回。
void__attribute__((noreturn)) die(void);
 
const属性会让编译器只调用该函数一次，以后再调用时只需要返回第一次结果就可以了，从而提高效率。
static inline u32__attribute_const__ read_cpuid_cachetype(void)
{
        return read_cpuid(CTR_EL0);
}
 
Linux还有其他一些函数属性，定义在compiler-gcc.h文件中。
#define __pure                          __attribute__((pure))
#define __aligned(x)              __attribute__((aligned(x)))
#define __printf(a, b)                  __attribute__((format(printf, a, b)))
#define __scanf(a, b)                    __attribute__((format(scanf, a, b)))
#define  noinline                      __attribute__((noinline))
#define __attribute_const__        __attribute__((__const__))
#define __maybe_unused                  __attribute__((unused))
#define __always_unused                __attribute__((unused))
 
7)          变量属性和类型属性
变量属性可以对变量或结构体成员进行属性设置，类型属性常见的属性有alignment、packed和sections等。
alignment属性规定变量或者结构体成员的最小对齐格式，以字节为单位。
struct qib_user_info {
        __u32 spu_userversion;
        __u64 spu_base_info;
} __aligned(8);
                      这个例子中，编译器以8字节对齐的方式来分配qib_user_info这个数据结构。
 
                packed属性可以使变量或者结构体成员使用最小的对齐方式，对变量是以字节对齐，对域（field）是以位对齐的。
struct test
{
【[笨叔点滴9] GNU GCC扩展2】        char a;
          int x[2] __attribute__ ((packed));
};
                    x成员使用了packed属性，它会存储在变量a后面，所以这个结构体一共占用9个字节。
 
8)          内建函数
GNU C语言提供一系列内建函数进行优化，这些内建函数以“_builtin_”作为函数名前缀。下面介绍一些Linux内核常用的内建函数。
__builtin_constant_p(x)：判断x是否在编译时就可以确定为常量。如果x为常量，该函数返回1，否则返回0。
#define __swab16(x)                        \\
        (__builtin_constant_p((__u16)(x)) ?      \\
        ___constant_swab16(x) :              \\
        __fswab16(x))
                                                                                                 
__builtin_expect(exp, c)：这里意思是exp==c的概率很大，用来引导GCC编译器进行条件分支预测。开发人员知道最可能执行哪个分支，将最有可能执行的分支告诉编译器，让编译器优化指令序列，使指令尽可能地顺序执行，从而提高CPU预取指令的正确率。
#define LIKELY(x)__builtin_expect(!!(x), 1) //x很可能为真
#define UNLIKELY(x)__builtin_expect(!!(x), 0) //x很可能为假
 
__builtin_prefetch(const void *addr, int rw, int locality)：主动进行数据预取，在使用地址addr的值之前就把其值加载到cache中了，减少读取的延迟，从而提高性能。该函数可以接受三个参数，第一个参数addr表示要预取数据的地址；第二个参数rw表示读写属性，1表示可写，0表示只读；第三个参数locality表示数据在cache中的时间局部性，其中0表示读取完addr的之后不用保留在cache中，而1~3表示时间局部性逐渐增强。如下面的prefetch()和prefetchw()函数的实现。
 
< include/linux/prefetch.h>
#define prefetch(x)__builtin_prefetch(x)
 
#define prefetchw(x)__builtin_prefetch(x,1)
 
下面是使用prefetch()函数来优化的一个例子。
< mm/page_alloc.c>
 
void __init__free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
{
        unsigned int nr_pages = 1 < < order;
        struct page *p = page;
        unsigned int loop;
 
        prefetchw(p);
        for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
                prefetchw(p + 1);
                __ClearPageReserved(p);
                set_page_count(p, 0);
        }
…
}
在处理struct page数据之前通过prefetchw()来先预取到cache中，从而提升性能。
 
9)          asmlinkage
在标准C语言中，函数的形参在实际传入参数时会涉及到参数存放问题。对于x86，函数参数和局部变量一起分配到函数的局部堆栈里。
 
< arch/x86/include/asm/linkage.h>
 
#define asmlinkageCPP_ASMLINKAGE __attribute__((regparm(0)))
 
__attribute__((regparm(0)))：告诉编译器该函数不需要通过任何寄存器来传递参数，只通过堆栈来传递。
 
对于ARM来说，函数参数的传递有一套ATPCS标准，即通过寄存器来传递的。ARM中的R0~R4寄存器存放传入参数，当参数超过5个时多余的参数存放在局部堆栈中。所以，ARM平台没有定义asmlinkage。
< include/linux/linkage.h>
 
#define asmlinkageCPP_ASMLINKAGE
#define asmlinkageCPP_ASMLINKAGE
 
10)          UL
在Linux内核代码中经常会看到一些数字的定义使用了UL后缀修饰。数字常量会隐形定义为int类型，两个int类型相加的结果可能会发生溢出，因此使用UL强制把int类型数据转换为unsigned long类型，这是为了保证运算过程不会因为int的位数不同而导致溢出。
1    ：  表示有符号整型数字1
1UL：  表示无符号长整型数字1

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