Linux 内核中的 GCC 特性

Linux 内核中的 GCC 特性

    Linux?  内核使用 GNU Compiler Collection (GCC) 套件的几个特殊功能。这些功能包括提供快捷方式和简化以及向编译器提供优化提示等等。了解这些特殊的 GCC 特性，学习如何在 Linux 内核中使用它们。
    GCC 和 Linux 是出色的组合。尽管它们是独立的软件，但是 Linux 完全依靠 GCC 在新的体系结构上运行。Linux 还利用 GCC 中的特性（称为扩展）实现更多功能和优化。本文讨论一些重要的扩展，讲解如何在 Linux 内核中使用它们。

    GCC 当前的稳定版本（版本 4.3.2）支持 C 标准的三个版本：

    International Organization for Standardization (ISO) 最初的 C 语言标准（ISO C89 或 C90）
    ●带修正 1 的 ISO C90
    ●当前的 ISO C99（这是 GCC 使用的默认标准，本文也假设采用这种标准）
    ●注意：本文假设使用 ISO C99 标准。如果指定比 ISO C99 版本旧的标准，那么可能无法使用本文描述的一些扩展。可以在命令行上使用 -std 选项指定 GCC 使用的实际标准。可以通过 GCC 手册查看哪个标准版本支持哪些扩展（见 参考资料 中的链接）。

    可以以几种方式对可用的 C 扩展进行分类。本文把它们分为两大类：

    ●功能性 扩展提供新功能。
    ●优化 扩展帮助生成更高效的代码。

    功能性扩展

    先讨论一些扩展标准 C 语言的 GCC 扩展。

    类型发现

    GCC 允许通过变量的引用识别类型。这种操作支持泛型编程。在 C++、Ada 和 Java? 语言等许多现代编程语言中都可以找到相似的功能。Linux 使用 typeof 构建 min 和 max 等依赖于类型的操作。清单 1 演示如何使用 typeof 构建一个泛型宏（见 ./linux/include/linux/kernel.h）。

    清单 1. 使用 typeof 构建一个泛型宏

    范围扩展

    GCC 支持范围，在 C 语言的许多方面都可以使用范围。其中之一是 switch/case 块中的 case 语句。在复杂的条件结构中，通常依靠嵌套的 if 语句实现与清单 2（见 ./linux/drivers/scsi/sd.c）相同的结果，但是清单 2 更简洁。使用 switch/case 也可以通过使用跳转表实现进行编译器优化。

    清单 2. 在 case 语句中使用范围

    还可以使用范围进行初始化，如下所示（见 ./linux/arch/cris/arch-v32/kernel/smp.c）。在这个示例中，spinlock_t 创建一个大小为 LOCK_COUNT 的数组。数组的每个元素初始化为 SPIN_LOCK_UNLOCKED 值。

/* Vector of locks used for various atomic operations */
spinlock_t cris_atomic_locks[] = { [0 ... LOCK_COUNT - 1] = SPIN_LOCK_UNLOCKED};

    范围还支持更复杂的初始化。例如，以下代码指定数组中几个子范围的初始值。

int widths[] = { [0 ... 9] = 1, [10 ... 99] = 2, [100] = 3 };

    零长度的数组

    在 C 标准中，必须定义至少一个数组元素。这个需求往往会使代码设计复杂化。但是，GCC 支持零长度数组的概念，这对于结构定义尤其有用。这个概念与 ISO C99 中灵活的数组成员相似，但是使用不同的语法。

    下面的示例在结构的末尾声明一个没有成员的数组（见 ./linux/drivers/ieee1394/raw1394-private.h）。这允许结构中的元素引用结构实例后面紧接着的内存。在需要数量可变的数组成员时，这个特性很有用。

struct iso_block_store {
        atomic_t refcount;
        size_t data_size;
        quadlet_t data[0];
};