GCC 編譯器對(duì) C 語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了一些列擴(kuò)展，接下來(lái)會(huì)逐個(gè)介紹GNU C 的擴(kuò)展語(yǔ)法，可能有很多我們習(xí)以為常的用法，亦或是大家不常用的操作。

本文介紹以下兩個(gè)擴(kuò)展語(yǔ)法：

指定初始化

語(yǔ)句表達(dá)式的應(yīng)用

1. 指定初始化

在 C 語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)中，當(dāng)我們定義并初始化一個(gè)數(shù)組時(shí)，常用方法如下：

?

?

int?a[10]?=?{0,1,2,3,4,5,6,7,8};

?

?

按照這種固定的順序，我們可以依次的對(duì)a[0] 到 a[8] 賦值。a[9] 沒(méi)有賦值，編譯器會(huì)自動(dòng)設(shè)置為0.

當(dāng)數(shù)組畢竟小時(shí)，使用這種初始化方式會(huì)比較方便，但是當(dāng)數(shù)組比較大，并且數(shù)組里的非零元素不連續(xù)，在按照固定順序賦值就很麻煩了。

C99 標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)了數(shù)組初始化方式，支持指定元素初始化，不在按照固定的順序初始化。

?

?

int?b[100]?=?{[10]?=?1,?[30]?=?2};

?

?

通過(guò)數(shù)組元素索引，我們可以直接給指定的數(shù)組元素賦值，除了數(shù)組，一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量的初始化，也可以通過(guò)指定某個(gè)結(jié)構(gòu)體成員直接賦值。

在早期 C 語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)不支持指定初始化時(shí)，GCC編譯器就已經(jīng)支持指定初始化了，因此這個(gè)特性也被看做GCC的一個(gè)擴(kuò)展特性。

1.1 指定初始化數(shù)組元素

在 GNU C 中，通過(guò)數(shù)組元素索引，我們可以直接給指定的幾個(gè)元素賦值。這里注意，各個(gè)賦值之間用逗號(hào)隔開(kāi)，而非分號(hào)

?

?

int?b[100]?=?{[10]?=?1,?[30]?=?2};

?

?

如果想給數(shù)組中一個(gè)索引范圍的元素初始化，可以采用?...

?

?

#include?
int?main(void)
{
????int?b[100]?=?{?[10?...?30]?=?1,?[50?...?60]?=?2?};
????for?(int?i?=?0;?i?

	?

	?

	GNU C 支持 使用?...?表示范圍擴(kuò)展，在這里使用[10 ... 30] 表示一個(gè)范圍，相當(dāng)于給b[10] 到 b[30] 之間的20個(gè)數(shù)賦值。

	...?不僅可以用在數(shù)組初始化中，也可以用在switch-case 語(yǔ)句中。

	?

	?
int?main(void)
{
????int?i?=?4;
????switch(i)
????{
????case?1:
????????printf("1
"?);
????????break;
????
????case?2?...?8:
????????printf("%d
"?,?i);
????????break;
????
????default:
????????printf("default
");
????????break;
????}

????return?0;
}

	?

	?

	這里需要注意?...?兩邊的數(shù)據(jù)之間要有空格，否則，會(huì)報(bào)編譯錯(cuò)誤。

	1.2 指定初始化結(jié)構(gòu)體成員

	和數(shù)組類(lèi)似，在 C 語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)中，初始化結(jié)構(gòu)體變量也要按照固定順序，但是在 GNU C 中我們可以結(jié)構(gòu)體域來(lái)指定初始化某個(gè)成員。

	?

	?
struct?student?{
????char?name[20];
????int?age;
};

int?main(void)
{
????struct?student?stu1?=?{"s1",?20};
????printf("%s:%d
",?stu1.name,?stu1.age);
????
????struct?student?stu2?=?{
????????.name?=?"s2";
????????.age?=?28;
????}
????
??????printf("%s:%d
",?stu2.name,?stu2.age);
??????
??????return?0;
}

	?

	?

	1.3 Linux 內(nèi)核中的指定初始化

	在Linux ?驅(qū)動(dòng)中，大量使用 GNU C的這種指定初始化方式，通過(guò)結(jié)構(gòu)體成員來(lái)初始化結(jié)構(gòu)體變量：

	?

	?
static?const?struct?file_operations?ci_port_test_fops?=?{
?.open??=?ci_port_test_open,
?.write??=?ci_port_test_write,
?.read??=?seq_read,
?.llseek??=?seq_lseek,
?.release?=?single_release,
};

	?

	?

	在驅(qū)動(dòng)程序中，我們經(jīng)常使用file_operations 這個(gè)結(jié)構(gòu)體來(lái)注冊(cè)我們開(kāi)發(fā)的驅(qū)動(dòng)，然后系統(tǒng)會(huì)以回調(diào)的方式。

	結(jié)構(gòu)體file_operations 里定義了很多結(jié)構(gòu)體成員，而在這個(gè)驅(qū)動(dòng)中，我們只是初始化了部分成員變量。通過(guò)訪問(wèn)結(jié)構(gòu)體的各個(gè)成員域來(lái)指定初始化，當(dāng)結(jié)構(gòu)體成員很多時(shí)優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來(lái)了，初始化會(huì)更加方便。

	1.4 指定初始化的好處

	指定初始化不僅使用靈活，還有一個(gè)好處就是代碼易于維護(hù)。特別是在Linux 內(nèi)核這種大型項(xiàng)目中，有幾萬(wàn)個(gè)文件，大量使用了這種指定初始化。

	如果采用標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言按照固定順序初始化賦值，一旦增加、刪除一個(gè)成員，大量的文件都有重新調(diào)整初始化順序，牽一發(fā)而動(dòng)全身。

	2. 語(yǔ)句表達(dá)式

	2.1 語(yǔ)句表達(dá)式

	GNU C 對(duì) C 語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)作了擴(kuò)展，允許在一個(gè)表達(dá)式里內(nèi)嵌語(yǔ)句，允許在表達(dá)式內(nèi)部使用局部變量、for 循環(huán) 和 goto 跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句。這種類(lèi)型的表達(dá)式，我們稱(chēng)之為語(yǔ)句表達(dá)式：

	?

	?
(?{?表達(dá)式1;?表達(dá)式2;?表達(dá)式3;?}?)

	?

	?

	語(yǔ)句表達(dá)式最外面使用 () 括起來(lái)，里面使用 {} 包起來(lái)的是代碼塊，代碼塊里允許內(nèi)嵌各種語(yǔ)句。

	語(yǔ)句的格式可以是一般表達(dá)式，也可以是循環(huán)和跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句。

	和一般表達(dá)式一樣，語(yǔ)句表達(dá)式也有自己的值。語(yǔ)句表達(dá)式的值為內(nèi)嵌語(yǔ)句中最后一個(gè)表達(dá)式的值。

	?

	?
int?main?(void)?{

????int?sum?=?0;
????sum?=?(?
????????{?????????????????????????????????????????
????????????int?s?=?0,?i?=?0;?
????????????for?(i?=?0;?i?

	?

	?

	編譯：

	?

	?
gcc?-std=gnu89 gnu1.c?/?gcc?-std=gnu99 gnu1.c

	?

	?

	在上面的程序中，通過(guò)語(yǔ)句表達(dá)式計(jì)算1到10的累加，因?yàn)檎Z(yǔ)句表達(dá)式的值等于最后一個(gè)表達(dá)式的值，所以在 for 循環(huán)后面要添加一個(gè)s。如果你將這個(gè)值改成 s=100，會(huì)發(fā)現(xiàn)sum結(jié)果變成100了。

	在語(yǔ)句表達(dá)式中使用跳轉(zhuǎn)。

	?

	?
int?main?(void)?{

????int?sum?=?0;
????sum?=?(?
????????{?????????????????????????????????????????
????????????int?s?=?0,?i?=?0;?
????????????for?(i?=?0;?i?

	?

	?

	2.2 在宏定義中使用語(yǔ)句表達(dá)式

	語(yǔ)句表達(dá)式的主要用途在于定義功能復(fù)雜的宏。使用語(yǔ)句表達(dá)式來(lái)定義宏，不僅可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，還能避免宏定義帶來(lái)的歧義和漏洞。

	下面就以一個(gè)例子，讓我們領(lǐng)略宏定義的殺傷力。

	題目：定義一個(gè)宏，求兩個(gè)數(shù)的最大值。

	合格：

	對(duì)于學(xué)過(guò)C語(yǔ)言的同學(xué)，寫(xiě)出這個(gè)宏基本上不是什么難事，使用條件運(yùn)算符即可完成。

	?

	?
#include?

#define?MAX(x,?y)????x?>?y???x?:y

int?main()
{
????printf("max?=?%d
",?MAX(1,2));
????printf("max?=?%d
",?MAX(2,1));
????printf("max?=?%d
",?MAX(2,2));
????printf("max?=?%d
",?MAX(1!=1,1!=2));
????
????return?0;
}



	?

	?

	運(yùn)行結(jié)果如下，發(fā)現(xiàn)最后一個(gè)結(jié)果與預(yù)期不符合

	?

	?
max?=?2
max?=?2
max?=?2
max?=?0?

	?

	?

	我們使用預(yù)處理命令展開(kāi)宏

	?

	?
gcc?-E gnu1.c?-o gnu1.i

	?

	?

	

	因?yàn)??> 號(hào)的優(yōu)先級(jí)（6）大于 != 號(hào)的優(yōu)先級(jí)，所以展開(kāi)后，結(jié)果就和預(yù)期不一樣了。

	為了避免這種錯(cuò)誤，我們可以給宏參數(shù)加一個(gè)小括號(hào)，防止展開(kāi)后的運(yùn)算符發(fā)生變化。

	?

	?
#define?MAX(x,?y)????(x)?>?(y)???(x)?:(y)

	?

	?

	中等：

	上面的宏只能算合格，還是存在漏洞：

	?

	?
#include?

#define?MAX(x,?y)????(x)?>?(y)???(x)?:(y)

int?main()
{
???printf("max?=?%d
",?3?+?MAX(1,2));?
???
???return?0;
}



	?

	?

	預(yù)期結(jié)果應(yīng)該是5，結(jié)果是1.

	預(yù)處理展開(kāi)如下：

	

	優(yōu)先級(jí)順序：+?大于?>?號(hào) 所以表達(dá)式變成了

	?

	?
4?>?2???1:2

	?

	?

	故對(duì)此宏進(jìn)行改進(jìn)：

	?

	?
#define?MAX(x,?y)?(?(x)?>?(y)???(x)?:?(y)?)

	?

	?

	使用小括號(hào)括起來(lái)，就避免了當(dāng)一個(gè)表達(dá)式同時(shí)含有宏定義和其他高優(yōu)先級(jí)運(yùn)算符時(shí)破壞整個(gè)表達(dá)式的運(yùn)算順序。

	良好：

	上面的宏，雖然解決了運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)問(wèn)題，然任然存在一些漏洞。

	定義兩個(gè)變量i和j，然后比較兩個(gè)變量的大小，并做自增運(yùn)算。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果發(fā)現(xiàn)max=7

	?

	?
#include?

#define?MAX(x,?y)????(?(x)?>?(y)???(x)?:(y)?)
int?main()
{
????int?i?=?2;
????int?j?=?6;
????
????printf("max?=?%d
",?MAX(i++,j++));
????
????return?0;
}



	?

	?

	預(yù)處理展開(kāi)后表達(dá)式如下：

	

	i 和 j 在展開(kāi)后做了兩次自增運(yùn)算，導(dǎo)致打印 max的值為7。

	當(dāng)然，在C語(yǔ)言編程規(guī)范里，使用宏時(shí)一般是不允許參數(shù)變化的。但是萬(wàn)一碰到這種情況，又該如何處理呢？

	這個(gè)時(shí)候，語(yǔ)句表達(dá)式就需要上場(chǎng)了，在語(yǔ)句表達(dá)式中定義兩個(gè)臨時(shí)變量，分別來(lái)暫時(shí)存儲(chǔ) i 和 j 的值，然后用臨時(shí)變量進(jìn)行比較。

	?

	?
#include?

#define?MAX(x,?y)????({?
????int _x?=?x;?
????int _y?=?y;?
????_x?>?_y???_x?:?_y;?
????})

int?main()
{
????int?i?=?2;
????int?j?=?6;
????printf("max?=?%d
",?MAX(i++,j++));
????
????return?0;
}

	?

	?

	預(yù)處理展開(kāi)：

	

	優(yōu)秀：

	在上面定義的宏中，我們定義了兩個(gè)int型變量，只能比較整型數(shù)據(jù)。如果希望比較其他數(shù)據(jù)類(lèi)型呢？

	?

	?
#include?

#define?MAX(type,?x,?y)????({?
????type _x?=?x;?
????type _y?=?y;?
????_x?>?_y???_x?:?_y;?
})
????
int?main()
{
????int?i?=?2;
????int?j?=?6;
????printf("max?=?%d
",?MAX(int,?i++,j++));
????printf("max?=?%f
",?MAX(float,?3.14,3.15));
????
????return?0;
}



	?

	?

	很容易想到通過(guò)一個(gè)參數(shù)，將數(shù)據(jù)類(lèi)型傳進(jìn)去。

	

	進(jìn)一步修改：

	我們只想保留兩個(gè)參數(shù)。

	?

	?
#include?

#define?MAX(x,?y)????({?
????typeof(x)?_x?=?(x);?
????typeof(y)?_y?=?(y);?
????(void)?(&_x?==?&_y);?
????_x?>?_y???_x?:?_y;?
})

int?main()
{
????int?i?=?2;
????int?j?=?6;
????
????printf("max?=?%d
",?MAX(i++,j++));
????printf("max?=?%f
",?MAX(3.14,3.15));
????return?0;
}



	?

	?

	GNU C 使用關(guān)鍵字 typeof 來(lái)獲取宏參數(shù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型。比較難以理解的就是第三句：(void) (&_x == &_y);

	這句話看起來(lái)多余，實(shí)際上有兩個(gè)作用：

	對(duì)于不同類(lèi)型的指針比較，編譯器會(huì)發(fā)生一個(gè)警告，提示兩個(gè)數(shù)據(jù)類(lèi)似不同；

	當(dāng)比較結(jié)果沒(méi)有用到時(shí)，有些編譯器可能會(huì)給一個(gè)警告，加上(void) 后 可以消除警告。

	3. 總結(jié)

	本文主要介紹了GNU C 的擴(kuò)展：指定初始化和語(yǔ)句表達(dá)式的使用，重點(diǎn)介紹了語(yǔ)句表達(dá)式在宏中的使用。

	事實(shí)上 Linux 內(nèi)核大量使用了GNU C 的擴(kuò)展語(yǔ)法，特別是語(yǔ)語(yǔ)句表達(dá)式在宏中的使用，了解GNU的擴(kuò)展，有助于我們對(duì)C語(yǔ)言的認(rèn)識(shí)更加清晰。

	編輯：黃飛

	?