兩種 C 語(yǔ)言之間的差異

C語(yǔ)言與CPP編程

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對(duì)于軟件工程師來(lái)說(shuō)，尤其是嵌入式開(kāi)發(fā)，C 語(yǔ)言可以說(shuō)是最最最主要的編程語(yǔ)言，然而，Linux GNU C 和 ANSI C 這兩者之間，卻存在著一定的差異，一旦使用不當(dāng)，很容易造成語(yǔ)法錯(cuò)誤。
Linux 上可用的 C 編譯器是 GNU C 編譯器，它建立在自由軟件基金會(huì)的編程許可證的基礎(chǔ)上，因此可以自由發(fā)布。
GNU C對(duì)標(biāo)準(zhǔn)C進(jìn)行一系列擴(kuò)展，以增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)C的功能。
1.零長(zhǎng)度和變量長(zhǎng)度數(shù)組GNU C允許使用零長(zhǎng)度數(shù)組，在定義變長(zhǎng)對(duì)象的頭結(jié)構(gòu)時(shí)，這個(gè)特性非常有用。例如：
struct var_data {
    int len;
    char data[0];
};
char data[0]僅僅意味著程序中通過(guò)var_data結(jié)構(gòu)體實(shí)例的data[index]成員可以訪問(wèn)len之后的第index個(gè)地址，它并 沒(méi)有為data[]數(shù)組分配內(nèi)存，因此sizeof（struct var_data）=sizeof（int）。
假設(shè)struct var_data的數(shù)據(jù)域就保存在struct var_data緊接著的內(nèi)存區(qū)域中，則通過(guò)如下代碼可以遍歷這些數(shù)據(jù)：
struct var_data s;
...
for (i = 0; i printf('%02x', s.data);
GNU C中也可以使用1個(gè)變量定義數(shù)組，例如如下代碼中定義的“double x[n]”：
int main (int argc, char *argv[])
{
    int i, n = argc;
    double x[n];
    for (i = 0; i return 0;
}
2.case范圍GNU C支持case x…y這樣的語(yǔ)法，區(qū)間[x，y]中的數(shù)都會(huì)滿足這個(gè)case的條件，請(qǐng)看下面的代碼：
switch (ch) {
case '0'... '9': c -= '0';
    break;
case 'a'... 'f': c -= 'a' - 10;
    break;
case 'A'... 'F': c -= 'A' - 10;
    break;
}
代碼中的case'0'...'9'等價(jià)于標(biāo)準(zhǔn)C中的：
case '0': case '1': case '2': case '3': case '4':
case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
3.語(yǔ)句表達(dá)式GNU C把包含在括號(hào)中的復(fù)合語(yǔ)句看成是一個(gè)表達(dá)式，稱為語(yǔ)句表達(dá)式，它可以出現(xiàn)在任何允許表達(dá)式的地 方。我們可以在語(yǔ)句表達(dá)式中使用原本只能在復(fù)合語(yǔ)句中使用的循環(huán)、局部變量等，例如：
#define min_t(type,x,y) \
( ｛ type _ _x =(x);type _ _y = (y); _ _xint ia, ib, mini;
float fa, fb, minf;
mini = min_t(int, ia, ib);
minf = min_t(float, fa, fb);
因?yàn)橹匦露�義了__xx和__y這兩個(gè)局部變量，所以用上述方式定義的宏將不會(huì)有副作用。在標(biāo)準(zhǔn)C中，對(duì)應(yīng)的如 下宏則會(huì)產(chǎn)生副作用：
#define min(x,y) ((x)
代碼min（++ia，++ib）會(huì)展開(kāi)為（（++ia）
4.typeof關(guān)鍵字typeof（x）語(yǔ)句可以獲得x的類(lèi)型，因此，可以借助typeof重新定義min這個(gè)宏：
#define min(x,y) ({ \
const typeof(x) _x = (x); \
const typeof(y) _y = (y); \
(void) (&_x == &_y); \
_x 我們不需要像min_t（type，x，y）那個(gè)宏那樣把type傳入，因?yàn)橥ㄟ^(guò)typeof（x）、typeof（y）可以獲得type。代 碼行（void）（&_x==&_y）的作用是檢查_(kāi)x和_y的類(lèi)型是否一致。
5.可變參數(shù)宏標(biāo)準(zhǔn)C就支持可變參數(shù)函數(shù)，意味著函數(shù)的參數(shù)是不固定的，例如printf（）函數(shù)的原型為：
int printf( const char *format [, argument]... );
而在GNU C中，宏也可以接受可變數(shù)目的參數(shù)，例如：
#define pr_debug(fmt,arg...) \
printk(fmt,##arg)
這里arg表示其余的參數(shù)，可以有零個(gè)或多個(gè)參數(shù)，這些參數(shù)以及參數(shù)之間的逗號(hào)構(gòu)成arg的值，在宏擴(kuò)展時(shí)替換 arg，如下列代碼：
pr_debug('%s:%d',filename,line)
會(huì)被擴(kuò)展為：
printk('%s:%d', filename, line)
使用“##”是為了處理arg不代表任何參數(shù)的情況，這時(shí)候，前面的逗號(hào)就變得多余了。使用“##”之后，GNU C預(yù) 處理器會(huì)丟棄前面的逗號(hào)，這樣，下列代碼：
pr_debug('success!
')
會(huì)被正確地?cái)U(kuò)展為：
printk('success!
')
而不是：
printk('success!
',)
6.標(biāo)號(hào)元素標(biāo)準(zhǔn)C要求數(shù)組或結(jié)構(gòu)體的初始化值必須以固定的順序出現(xiàn)，在GNU C中，通過(guò)指定索引或結(jié)構(gòu)體成員名，允許 初始化值以任意順序出現(xiàn)。
指定數(shù)組索引的方法是在初始化值前添加“[INDEX]=”，當(dāng)然也可以用“[FIRST...LAST]=”的形式指定一個(gè)范圍。例如，下面的代碼定義了一個(gè)數(shù)組，并把其中的所有元素賦值為0：
unsigned char data[MAX] = { [0 ... MAX-1] = 0 };
下面的代碼借助結(jié)構(gòu)體成員名初始化結(jié)構(gòu)體：
struct file_operations ext2_file_operations = {
    llseek: generic_file_llseek,
    read: generic_file_read,
    write: generic_file_write,
    ioctl: ext2_ioctl,
    mmap: generic_file_mmap,
    open: generic_file_open,
    release: ext2_release_file,
    fsync: ext2_sync_file,
};
但是，Linux 2.6推薦類(lèi)似的代碼應(yīng)該盡量采用標(biāo)準(zhǔn)C的方式：
struct file_operations ext2_file_operations = {
    .llseek     = generic_file_llseek,
    .read       = generic_file_read,
    .write      = generic_file_write,
    .aio_read   = generic_file_aio_read,
    .aio_write  = generic_file_aio_write,
    .ioct       = ext2_ioctl,
    .mmap       = generic_file_mmap,
    .open       = generic_file_open,
    .release    = ext2_release_file,
    .fsync      = ext2_sync_file,
    .readv      = generic_file_readv,
    .writev     = generic_file_writev,
    .sendfile   = generic_file_sendfile,
};
7.當(dāng)前函數(shù)名GNU C預(yù)定義了兩個(gè)標(biāo)識(shí)符保存當(dāng)前函數(shù)的名字，__FUNCTION__保存函數(shù)在源碼中的名字，__PRETTY_FUNCTION__保存帶語(yǔ)言特色的名字。在C函數(shù)中，這兩個(gè)名字是相同的。
void example()
{
    printf('This is function:%s', __FUNCTION__);
}
代碼中的__FUNCTION__意味著字符串“example”。C99已經(jīng)支持__func__宏，因此建議在Linux編程中不再使用__FUNCTION__，而轉(zhuǎn)而使用__func__：
void example(void)
{
    printf('This is function:%s', __func__);
}
8.特殊屬性聲明GNU C允許聲明函數(shù)、變量和類(lèi)型的特殊屬性，以便手動(dòng)優(yōu)化代碼和定制代碼檢查的方法。要指定一個(gè)聲明的 屬性，只需要在聲明后添加__attribute__（（ATTRIBUTE））。其中ATTRIBUTE為屬性說(shuō)明，如果存在多個(gè)屬 性，則以逗號(hào)分隔。GNU C支持noreturn、format、section、aligned、packed等十多個(gè)屬性。
noreturn屬性作用于函數(shù)，表示該函數(shù)從不返回。這會(huì)讓編譯器優(yōu)化代碼，并消除不必要的警告信息。例如：
# define ATTRIB_NORET __attribute__((noreturn)) ....
asmlinkage NORET_TYPE void do_exit(long error_code) ATTRIB_NORET;
format屬性也用于函數(shù)，表示該函數(shù)使用printf、scanf或strftime風(fēng)格的參數(shù)，指定format屬性可以讓編譯器根據(jù)格 式串檢查參數(shù)類(lèi)型。例如：
asmlinkage int printk(const char * fmt, ...) __attribute__ ((format (printf, 1, 2)));
上述代碼中的第1個(gè)參數(shù)是格式串，從第2個(gè)參數(shù)開(kāi)始都會(huì)根據(jù)printf（）函數(shù)的格式串規(guī)則檢查參數(shù)。
unused屬性作用于函數(shù)和變量，表示該函數(shù)或變量可能不會(huì)用到，這個(gè)屬性可以避免編譯器產(chǎn)生警告信息。
aligned屬性用于變量、結(jié)構(gòu)體或聯(lián)合體，指定變量、結(jié)構(gòu)體或聯(lián)合體的對(duì)齊方式，以字節(jié)為單位，例如：
struct example_struct {
    char a;
    int b;
    long c;
} __attribute__((aligned(4)));
表示該結(jié)構(gòu)類(lèi)型的變量以4字節(jié)對(duì)齊。
packed屬性作用于變量和類(lèi)型，用于變量或結(jié)構(gòu)體成員時(shí)表示使用最小可能的對(duì)齊，用于枚舉、結(jié)構(gòu)體或聯(lián)合體類(lèi)型時(shí)表示該類(lèi)型使用最小的內(nèi)存。例如：
struct example_struct {
    char a;
    int b;
    long c __attribute__((packed));
};
編譯器對(duì)結(jié)構(gòu)體成員及變量對(duì)齊的目的是為了更快地訪問(wèn)結(jié)構(gòu)體成員及變量占據(jù)的內(nèi)存。例如，對(duì) 于一個(gè)32位的整型變量，若以4字節(jié)方式存放（即低兩位地址為00），則CPU在一個(gè)總線周期內(nèi)就可以讀取32 位；否則，CPU需要兩個(gè)總線周期才能讀取32位。
9.內(nèi)建函數(shù)GNU C提供了大量?jī)?nèi)建函數(shù)，其中大部分是標(biāo)準(zhǔn)C庫(kù)函數(shù)的GNU C編譯器內(nèi)建版本，例如memcpy（）等，它們與對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)C庫(kù)函數(shù)功能相同。
不屬于庫(kù)函數(shù)的其他內(nèi)建函數(shù)的命名通常以__builtin開(kāi)始，如下所示。
內(nèi)建函數(shù)__builtin_return_address（LEVEL）返回當(dāng)前函數(shù)或其調(diào)用者的返回地址，參數(shù)LEVEL指定調(diào)用棧的級(jí)數(shù)，如0表示當(dāng)前函數(shù)的返回地址，1表示當(dāng)前函數(shù)的調(diào)用者的返回地址。
內(nèi)建函數(shù)__builtin_constant_p（EXP）用于判斷一個(gè)值是否為編譯時(shí)常數(shù)，如果參數(shù)EXP的值是常數(shù)，函數(shù)返回1，否則返回0。例如，下面的代碼可檢測(cè)第1個(gè)參數(shù)是否為編譯時(shí)常數(shù)以確定采用參數(shù)版本還是非參數(shù)版本：
#define test_bit(nr,addr) \
(__builtin_constant_p(nr) \
constant_test_bit((nr),(addr)) : \
variable_test_bit((nr),(addr)))
內(nèi)建函數(shù)__builtin_expect（EXP，C）用于為編譯器提供分支預(yù)測(cè)信息，其返回值是整數(shù)表達(dá)式EXP的值，C的 值必須是編譯時(shí)常數(shù)。
Linux內(nèi)核編程時(shí)常用的likely（）和unlikely（）底層調(diào)用的likely_notrace（）、unlikely_notrace（）就是基于 __builtin_expect（EXP，C）實(shí)現(xiàn)的。
#define likely_notrace(x) __builtin_expect(!!(x), 1)
#define unlikely_notrace(x) __builtin_expect(!!(x), 0)
若代碼中出現(xiàn)分支，則即可能中斷流水線，我們可以通過(guò)likely（）和unlikely（）暗示分支容易成立還是不容易 成立，例如：
if (likely(!IN_DEV_ROUTE_LOCALNET(in_dev)))
    if (ipv4_is_loopback(saddr))
    goto e_inval;
在使用gcc編譯C程序的時(shí)候，如果使用“-ansi–pedantic”編譯選項(xiàng)，則會(huì)告訴編譯器不使用GNU擴(kuò)展語(yǔ)法。例如對(duì) 于如下C程序test.c：
struct var_data {
    int len;
    char data[0];
};
struct var_data a;
直接編譯可以通過(guò)：
gcc -c test.c
如果使用“-ansi–pedantic”編譯選項(xiàng)，編譯會(huì)報(bào)警：
gcc -ansi -pedantic -c test.c
test.c:3: warning: ISO C forbids zero-size array 'data'——EOF——你好，我是飛宇。日常分享C/C++、計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、工作體會(huì)，歡迎點(diǎn)擊此處查看我以前的學(xué)習(xí)筆記&經(jīng)驗(yàn)&分享的資源。
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