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Linux內核采用的是GCC編譯器，GCC編譯器除了支持ANSI C，還支持GNU C。在Linux內核中，許多地方都使用了GNU C語言的擴展特性，如typeof、__attribute__、__aligned、__builtin_等，這些都是GNU C語言的特性。
typeof
下面是比較兩個數大小返回最大值的經典宏寫法：
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#define?max(a,b)?((a)?>?(b)???(a)?:?(b))
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如果a傳入i++，b傳入j++，那么這個比較大小就會出錯。例如：
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#define?max(a,b)?((a)>(b)?(a):(b))
int?x?=?1,?y?=?2;
printf("max=%d
",?max(x++,?y++));
printf("x?=?%d,?y?=?%d
",?x,?y);
?
輸出結果：max=3，x=2，y=4。這是錯誤的結果，正常我們希望的是max(1,2)，返回max=2。如何修改這個宏呢？
在GNU C語言中，如果知道a和b的類型，可以在宏里面定義一個變量，將a, b賦值給變量，然后再比較。例如：
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#define?max(a,b)?({???
????int?_a?=?(a);????
????int?_b?=?(b);???
????_a?>?_b???_a?:?_b;?})?
?
如果不知道具體的數據類型，可以使用typeof類轉換宏，Linux內核中的例子：
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#define?max(a,?b)?({????????
????typeof(a)?_a?=?(a);??????
????typeof(b)?_b?=?(b);??????
????(void)?(&_a?==?&_b);???
????_a?>?_b???_a?:?_b;?})
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typeof(a) _a = (a):定義一個a類型的變量_a，將a賦值給_a
typeof(b) _b = (b):定義一個b類型的變量_b，將b賦值給_b
(void) (&_a == &_b):判斷兩個數的類型是否相同，如果不相同，會拋出一個警告。因為a和b的類型不一樣，其指針類型也會不一樣，兩個不一樣的指針類型進行比較操作，會拋出一個編譯警告。
typeof用法舉例：
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//typeof的參數可以是表達式或類型 //參數是類型 typeof(int?*)?a,b;//等價于：int *a,*b; //參數是表達式 int?foo(); typeof(foo())?var;//聲明了int類型的var變量，因為表達式foo()是int類型的。由于表達式不會被執行，所以不會調用foo函數。
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零長數組
零長數組，又叫柔性數組。而它的作用主要就是為了滿足需要變長度的結構體，因此有時也習慣性地稱為變長數組。
用法：在一個結構體的最后, 申明一個長度為0的數組, 就可以使得這個結構體是可變長的。
對于編譯器來說, 此時長度為0的數組并不占用空間, 因為數組名本身不占空間, 它只是一個偏移量, 數組名這個符號本身代表了一個不可修改的地址常量
結構體中定義零長數組：
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struct?pcpu_chunk?{ ????struct?list_head??list; ????unsigned?long????populated[];??/*?變長數組?*/ };
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數據結構最后一個元素被定義為零長度數組，不占結構體空間。這樣，我們可以根據對象大小動態地分配結構的大小。
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struct?line?{
????int?length;
????char?contents[0];
};
struct?line?*thisline?=?malloc(sizeof(struct?line)?+?this_length);
thisline->length?=?this_length;
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如上例所示，struct line數據結構定義了一個int length變量和一個變長數組contents[0]，這個struct line數據結構的大小只包含int類型的大小，不包含contents的大小，也就是**sizeof (struct line) = sizeof (int)**。
創建結構體對象時，可根據實際的需要指定這個可變長數組的長度，并分配相應的空間，如上述實例代碼分配了this_length 字節的內存，并且可以通過contents[index]來訪問第index個地址的數據。
case范圍
GNU C語言支持指定一個case的范圍作為一個標簽，如：
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case?low?...high: case?'A'?...'Z':
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這里low到high表示一個區間范圍，在ASCII字符代碼中也非常有用。下面是Linux內核中的代碼例子。
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???? static?int?local_atoi(const?char?*name){ ????int?val?=?0; ????for?(;;?name++)?{ ????????switch?(*name)?{ ????????????case?'0'?...'9': ????????????????val?=?10*val+(*name-'0'); ????????????????break; ????????????default: ????????????????return?val; ????????} ????} }
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另外，還可以用整形數來表示范圍，但是這里需要注意在“...”兩邊有空格，否則編譯會出錯。
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static?int?at91sam9261_udc_init(struct?at91_udc?*udc){ ????for?(i?=?0;?i?ep[i]; ????????switch?(i)?{ ????????????case?0: ????????????????ep->maxpacket?=?8; ????????????????break; ????????????case?1?...?3: ????????????????ep->maxpacket?=?64; ????????????????break; ????????????case?4?...?5: ????????????????ep->maxpacket?=?256; ????????????????break; ????????} ????} }
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標號元素
GNU C語言可以通過指定索引或結構體成員名來初始化，不必按照原來的固定順序進行初始化。
結構體成員的初始化在 Linux 內核中經常使用，如在設備驅動中初始化file_operations數據結構：
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static?const?struct?file_operations?zero_fops?=?{ ????.llseek??????=?zero_lseek, ????.read????????=?new_sync_read, ????.write???????=?write_zero, ????.read_iter?????=?read_iter_zero, ????.aio_write?????=?aio_write_zero, ????.mmap????????=?mmap_zero, };
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如上述代碼中的zero_fops的成員llseek初始化為zero_lseek函數，read成員初始化為new_sync_read函數，依次類推。當file_operations數據結構的定義發生變化時，這種初始化方法依然能保證已知元素的正確性，對于未初始化成員的值為0或者NULL。
可變參數宏
在GNU C語言中，宏可以接受可變數目的參數，主要用在輸出函數里。例如：
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#define?pr_debug(fmt,?...)? dynamic_pr_debug(fmt,?##__VA_ARGS__)
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“...”代表一個可以變化的參數表，“__VA_ARGS__”是編譯器保留字段，預處理時把參數傳遞給宏。當宏的調用展開時，實際參數就傳遞給dynamic_pr_debug函數了。
函數屬性
GNU C語言允許聲明函數屬性（Function Attribute）、變量屬性（Variable Attribute）和類型屬性（Type Attribute），以便編譯器進行特定方面的優化和更仔細的代碼檢查。特殊屬性語法格式為：
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__attribute__?((attribute-list))
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attribute-list的定義有很多，如noreturn、format以及const等。此外，還可以定義一些和處理器體系結構相關的函數屬性，如ARM體系結構中可以定義interrupt、isr等屬性。
下面是Linux內核中使用format屬性的一個例子。
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int?libcfs_debug_msg(struct?libcfs_debug_msg_data?*msgdata,const?char?*format1,?...)__attribute__?((format?(printf,?2,?3)));
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libcfs_debug_msg()函數里聲明了一個format函數屬性，它會告訴編譯器按照printf的參數表的格式規則對該函數參數進行檢查。數字2表示第二個參數為格式化字符串，數字3表示參數“...”里的第一個參數在函數參數總數中排在第幾個。
noreturn屬性告訴編譯器，該函數從不返回值，這可以消除一些不必要的警告信息。例如以下函數，函數不會返回：
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void?__attribute__((noreturn))?die(void);
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const 屬性會讓編譯器只調用該函數一次，以后再調用時只需要返回第一次結果即可，從而提高效率。
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static?inline?u32?__attribute_const__?read_cpuid_cachetype(void){ ????return?read_cpuid(CTR_EL0); }
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Linux還有一些其他的函數屬性，被定義在compiler-gcc.h文件中。
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#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))
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變量屬性和類型屬性
變量屬性可以對變量或結構體成員進行屬性設置。類型屬性常見的屬性有alignment、packed和sections等。
alignment屬性規定變量或者結構體成員的最小對齊格式，以字節為單位。
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struct?qib_user_info?{
????__u32?spu_userversion;
????__u64?spu_base_info;
}?__aligned(8);
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在這個例子中，編譯器以8字節對齊的方式來分配qib_user_info這個數據結構。
packed屬性可以使變量或者結構體成員使用最小的對齊方式，對變量是以字節對齊，對域是以位對齊。
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struct?test{
?char?a;
????int?x[2]?__attribute__?((packed));
};
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x成員使用了packed屬性，它會存儲在變量a后面，所以這個結構體一共占用9字節。
內建函數
內建函數以“_builtin_”作為函數名前綴。下面介紹Linux內核常用的一些內建函數。
__builtin_constant_p(x)：判斷x是否在編譯時就可以被確定為常量。如果x為常量，該函數返回1，否則返回0。
__builtin_expect(exp, c)：
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#define?__swab16(x)???????? (__builtin_constant_p((__u16)(x))???? ___constant_swab16(x)?:?????? __fswab16(x))__builtin_expect(exp,?c)
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__builtin_expect(exp, c)：這里的意思是exp==c的概率很大，用來引導GCC編譯器進行條件分支預測。開發人員知道最可能執行哪個分支，并將最有可能執行的分支告訴編譯器，讓編譯器優化指令序列，使指令盡可能地順序執行，從而提高CPU預取指令的正確率。
Linux內核中經常見到likely()和unlikely()函數，本質也是__builtin_expect()：
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#define?LIKELY(x)?__builtin_expect(!!(x),?1)?//x很可能為真 #define?UNLIKELY(x)?__builtin_expect(!!(x),?0)?//x很可能為假
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__builtin_prefetch(const void *addr, int rw, int locality)：主動進行數據預取，在使用地址addr的值之前就把其值加載到cache中，減少讀取的延遲，從而提高性能。
該函數可以接受3個參數：
第一個參數addr表示要預取數據的地址；
第二個參數rw表示讀寫屬性，1表示可寫，0表示只讀；
第三個參數locality表示數據在cache中的時間局部性，其中0表示讀取完addr的之后不用保留在cache中，而1～3表示時間局部性逐漸增強。如下面的prefetch()和prefetchw()函數的實現。
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#define?prefetch(x)?__builtin_prefetch(x) #define?prefetchw(x)?__builtin_prefetch(x,1)
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下面是使用prefetch()函數進行優化的一個例子。
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void?__init?__free_pages_bootmem(struct?page?*page,?unsigned?int?order){ ????unsigned?int?nr_pages?=?1?< ?
在處理struct page數據之前，通過prefetchw()預取到cache中，從而提升性能。
asmlinkage
在標準C語言中，函數的形參在實際傳入參數時會涉及參數存放問題。
對于x86架構，函數參數和局部變量被一起分配到函數的局部堆棧里。x86中對asmlinkage的定義：
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#define?asmlinkage?CPP_ASMLINKAGE?__attribute__((regparm(0))) ?
attribute((regparm(0)))：告訴編譯器該函數不需要通過任何寄存器來傳遞參數，只通過堆棧來傳遞。
對于ARM來說，函數參數的傳遞有一套ATPCS標準，即通過寄存器來傳遞。ARM中的R0～R4寄存器存放傳入參數，當參數超過5個時，多余的參數被存放在局部堆棧中。所以，ARM平臺沒有定義asmlinkage。
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#define?asmlinkage?CPP_ASMLINKAGE #define?asmlinkage?CPP_ASMLINKAGE ?
UL
在Linux內核代碼中，我們經常會看到一些數字的定義使用了UL后綴修飾。
數字常量會被隱形定義為int類型，兩個int類型相加的結果可能會發生溢出。
因此使用UL強制把int類型數據轉換為unsigned long類型，這是為了保證運算過程不會因為int的位數不同而導致溢出。
1 ：表示有符號整型數字1
UL：表示無符號長整型數字1
end
審核編輯：劉清
工商網監
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