c - таблицы - язык си




Что такое «:-!!» в коде C? (4)

Я столкнулся с этим странным макрокодом в /usr/include/linux/kernel.h :

/* Force a compilation error if condition is true, but also produce a
   result (of value 0 and type size_t), so the expression can be used
   e.g. in a structure initializer (or where-ever else comma expressions
   aren't permitted). */
#define BUILD_BUG_ON_ZERO(e) (sizeof(struct { int:-!!(e); }))
#define BUILD_BUG_ON_NULL(e) ((void *)sizeof(struct { int:-!!(e); }))

Что делает :-!! делать?


Некоторые люди, похоже, смешивают эти макросы с assert() .

Эти макросы реализуют тест времени компиляции, а assert() - это тест времени выполнения.


Ну, я очень удивлен, что альтернативы этому синтаксису не упомянуты. Другим распространенным (но более старым) механизмом является вызов функции, которая не определена, и полагаться на оптимизатор для компиляции вызова функции, если ваше утверждение верное.

#define MY_COMPILETIME_ASSERT(test)              \
    do {                                         \
        extern void you_did_something_bad(void); \
        if (!(test))                             \
            you_did_something_bad(void);         \
    } while (0)

Хотя этот механизм работает (до тех пор, пока оптимизация включена), он имеет недостаток, чтобы не сообщать об ошибке до тех пор, пока вы не свяжетесь, и в это время ему не удалось найти определение функции you_did_something_bad (). Именно поэтому разработчики ядра начинают использовать трюки, такие как ширины битового поля с отрицательным размером и массивы отрицательного размера (более поздние из которых прекратили разбивать сборки в GCC 4.4).

Сочувствуя необходимости утверждений времени компиляции, GCC 4.3 представил атрибут функции error который позволяет вам расширить эту концепцию, но генерировать ошибку времени компиляции с выбранным вами сообщением - не более загадочным «отрицательным размером» массив "сообщения об ошибках!

#define MAKE_SURE_THIS_IS_FIVE(number)                          \
    do {                                                        \
        extern void this_isnt_five(void) __attribute__((error(  \
                "I asked for five and you gave me " #number))); \
        if ((number) != 5)                                      \
            this_isnt_five();                                   \
    } while (0)

Фактически, compiletime_assert с Linux 3.9, теперь мы имеем макрос, называемый compiletime_assert который использует эту функцию, и большинство макросов в bug.h были соответствующим образом обновлены. Тем не менее, этот макрос нельзя использовать в качестве инициализатора. Однако, используя выражения оператора (другое расширение GCC C), вы можете!

#define ANY_NUMBER_BUT_FIVE(number)                           \
    ({                                                        \
        typeof(number) n = (number);                          \
        extern void this_number_is_five(void) __attribute__(( \
                error("I told you not to give me a five!"))); \
        if (n == 5)                                           \
            this_number_is_five();                            \
        n;                                                    \
    })

Этот макрос будет оценивать свой параметр ровно один раз (если он имеет побочные эффекты) и создать ошибку времени компиляции, в которой говорится: «Я сказал вам не давать мне пять!» если выражение оценивается до пяти или не является константой времени компиляции.

Итак, почему мы не используем это вместо бит-полей с отрицательным размером? Увы, в настоящее время существует множество ограничений использования выражений операторов, в том числе их использование в качестве постоянных инициализаторов (для констант перечислимого типа, ширины битового поля и т. Д.), Даже если выражение оператора полностью является константой его самости (т. Е. Может быть полностью оценена во время компиляции и в противном случае проходит тест __builtin_constant_p() ). Кроме того, они не могут использоваться вне тела функции.

Надеемся, что GCC скоро изменит эти недостатки и позволит использовать константные выражения для постоянных инициализаторов. Задача здесь - это спецификация языка, определяющая, что такое правовое постоянное выражение. C ++ 11 добавил ключевое слово constexpr для этого типа или вещи, но на C11 не существует аналога. В то время как C11 действительно получил статические утверждения, которые решают часть этой проблемы, они не решат все эти недостатки. Поэтому я надеюсь, что gcc может сделать функцию constexpr доступной как расширение через -std = gnuc99 & -std = gnuc11 или некоторые из таких и разрешить его использование в выражениях выражений et. и др.


Это : бит. Что касается !! , то есть логическое двойное отрицание и поэтому возвращает 0 для false или 1 для true. И - знак минус, т. Е. Арифметическое отрицание.

Это всего лишь трюк, чтобы заставить компилятор заблокировать недействительные входы.

Рассмотрим BUILD_BUG_ON_ZERO . Когда -!!(e) оценивает отрицательное значение, это приводит к ошибке компиляции. В противном случае -!!(e) оценивается до 0, а битовое поле ширины 0 имеет размер 0. И, следовательно, макрос оценивает значение size_t со значением 0.

На мой взгляд, это слабое имя, потому что сборка фактически не выполняется, когда вход не равен нулю.

BUILD_BUG_ON_NULL очень похож, но дает указатель, а не int .


Это, по сути, способ проверить, может ли выражение e быть оценено как 0, а если нет, для отказа от сборки .

Макрос несколько неназванный; это должно быть нечто большее, чем BUILD_BUG_OR_ZERO , а не ...ON_ZERO . (Были случайные дискуссии о том, является ли это путаным именем .)

Вы должны прочитать выражение следующим образом:

sizeof(struct { int: -!!(e); }))
  1. (e) : Вычислить выражение e .

  2. !!(e) : логически отрицать дважды: 0 если e == 0 ; в противном случае 1 .

  3. -!!(e) : числовое отрицание выражения из шага 2: 0 если оно равно 0 ; в противном случае -1 .

  4. struct{int: -!!(0);} --> struct{int: 0;} : если оно было нулевым, то мы объявляем структуру с анонимным битовым битом с шириной ноль. Все в порядке, и мы действуем нормально.

  5. struct{int: -!!(1);} --> struct{int: -1;} : С другой стороны, если это не ноль, то это будет некоторое отрицательное число. Объявление любого битового поля с отрицательной шириной является ошибкой компиляции.

Таким образом, мы либо закончим с битовым полем, которое имеет ширину 0 в структуре, что хорошо, или битовое поле с отрицательной шириной, что является ошибкой компиляции. Затем мы берем sizeof этого поля, поэтому получаем size_t с соответствующей шириной (которая будет равна нулю в случае, когда e равно нулю).

Некоторые люди спрашивали: почему бы просто не использовать assert ?

Ответ keithmo здесь имеет хороший ответ:

Эти макросы реализуют тест времени компиляции, а assert () - это тест времени выполнения.

Абсолютно верно. Вы не хотите обнаруживать проблемы в своем ядре во время выполнения, которые могли быть обнаружены ранее! Это критическая часть операционной системы. Во всяком случае проблемы могут быть обнаружены во время компиляции, тем лучше.





linux-kernel