rC語言attribute的運用

在閱讀內(nèi)核源碼時，常?？梢钥吹筋愃朴谶@樣子的寫法：

static char envval[256] __attribute__((aligned(8)));

即，在某一個結(jié)構(gòu)體完成定義后，跟上一個__attribute__(xxx)，這是GNU C的一個特色機制，使用__attribute__可以用來設(shè)置函數(shù)屬性、變量屬性和類型屬性。

__attribute__的書寫特征是在attribute前后都有兩個下劃線且后面緊跟一對括弧，括弧中包含對應(yīng)的參數(shù)：

__attribute__((attribute-list))

關(guān)鍵字__attribute__可以對函數(shù)、變量、類型（包括結(jié)構(gòu)體struct和共用體union）進行屬性設(shè)置，在使用__attribute__參數(shù)時，可以在參數(shù)前后也加上雙下劃線__，效果是會在相應(yīng)頭文件里使用它而不用關(guān)心頭文件里是否存在重名宏定義。

常見的attribute參數(shù)介紹

aligned

指定對象的對齊格式（字節(jié)單位），如：

struct S {
  short b[3];
} __attribute__ ((aligned (8)));
 
typedef int int32_t __attribute__ ((aligned (8)));

該聲明將強制編譯器確保變量類型為Struct S或者int32_t的變量（成員）在分配空間時采用8字節(jié)對齊方式。

采用上述格式可以手動指定對齊格式，同樣可以采用默認(rèn)的對齊方式，不指定數(shù)字時，編譯器將依據(jù)目標(biāo)機器情況使用最大最有益的對齊方式：

struct S {
  short b[3];
} __attribute__ ((aligned));

在上面的例子中，如果一個short大小為2字節(jié)，那么S的大小為6字節(jié)。取一個大于等于6的2次方值，則該值為8，編譯器會將S類型設(shè)置為對齊方式8字節(jié)， 可以看出aligned屬性使被設(shè)置的對象占用更多空間 。

attribute屬性效力也受到連接器限制，如果機器最大只支持16字節(jié)對齊，設(shè)置32并不會有什么用。

下面繼續(xù)使用一些小例子來觀察__attribute__的作用：

struct p
{
    int a; // 4字節(jié)
    char b; // 1字節(jié)
    short c; // 2字節(jié)


}__attribute__((aligned(4))) pp; // 按4對齊，|a |bc |，pp大小8字節(jié)


struct m
{
    char a; // 1字節(jié)
    int b; // 4字節(jié)
    short c; // 2字節(jié)
}__attribute__((aligned(4))) mm; // 按4對齊，|a|b|c|，mm大小12字節(jié)
 
struct x
{
    int a; // 4字節(jié)
    char b; // 1字節(jié)
    struct p px; // 8字節(jié)
    short c; // 2字節(jié)
}__attribute__((aligned(8))) xx; // 按8對齊，|ab|px|c|， 24字節(jié)

對齊在N上的概念是指， 某一變量的存放起始地址%N=0 ，編譯器對齊原則：

1.數(shù)據(jù)類型自身的對齊值：對于char型數(shù)據(jù)，其自身對齊值為1，對于short型為2，對于int,float,double類型，其自身對齊值為4，單位字節(jié)。

2.結(jié)構(gòu)體或者類的自身對齊值是其成員中自身對齊值最大的那個值。

3.指定對齊值：是指使用#pragma pack (value)時的指定對齊值value。

4.數(shù)據(jù)成員、結(jié)構(gòu)體和類的有效對齊值：自身對齊值和指定對齊值中小的那個值。

packed

使用該屬性對struct和union類型進行定義，設(shè)定其類型的每一個變量的內(nèi)存約束。要求編譯器取消結(jié)構(gòu)在編譯過程中的優(yōu)化對齊（按1字節(jié)對齊），是GCC特有語法，只跟編譯器有關(guān)。

struct unpacked_struct
{
      char c;
      int i;
};


struct packed_struct
{
     char c;
     int  i;
     struct unpacked_struct s;
}__attribute__ ((__packed__));

如上面的例子中，packed_struct類型的變量中的成員會緊緊挨在一起，但需要注意其內(nèi)部unpacked_struct類型的成員變量s的內(nèi)部不會被pack，如果希望內(nèi)部成員變量也被packed，對于unpacked_struct也需要使用packed進行約束。

struct my{ char ch; int a;}__attrubte__ ((packed))
sizeof(int)=4;sizeof(my)=5

at表示絕對定位，可以把變量或函數(shù)絕對定位到Flash中，或者定位到RAM。

1）定位到flash中，一般用于固化的信息，如出廠參數(shù)，上位機配置參數(shù)，ID卡卡號，flash標(biāo)記等。

const u16 gFlashDefValue[512] __attribute__((at(0x0800F000))) = {0x1111,0x1111,0x1111,0x0111,0x0111,0x0111};//定位在flash中,其他flash補充為00
const u16 gflashdata__attribute__((at(0x0800F000))) = 0xFFFF;

2）定位到RAM中，一般用于數(shù)據(jù)量比較大的緩存，如串口緩存，再就是某個位置的特定變量。

u8 USART2_RX_BUF[USART2_REC_LEN] __attribute__ ((at(0X20001000)));//接收緩沖,最大USART_REC_LEN個字節(jié),起始地址為0X20001000.

絕對定位不能在函數(shù)中定義，局部變量定義在棧區(qū)，由MDK（微控制器開發(fā)套件）自動分配釋放，不能定義為絕對地址，只能在函數(shù)外定義；定義長度不能造成堆?；騠lash溢出。

section

將作用的函數(shù)放入指定段中

4.3.13. __attribute__((section("name")))
The section function attribute enables you to place code in different sections of the image.


Note
This function attribute is a GNU compiler extension that is supported by the ARM compiler.


Example
In the following example, Function_Attributes_section_0 is placed into the RO section new_section rather than .text.


void Function_Attributes_section_0 (void) __attribute__ ((section ("new_section")));
void Function_Attributes_section_0 (void)
{
    static int aStatic =0;
    aStatic++;
}
In the following example, section function attribute overrides the #pragma arm section setting.


#pragma arm section code="foo"
  int f2()
  {
      return 1;
  }                                  // into the 'foo' area


  __attribute__ ((section ("bar"))) int f3()
  {
      return 1;
  }                                  // into the 'bar' area


  int f4()
  {
      return 1;
  }                                  // into the 'foo' area
#pragma arm section

format

使用該屬性可以給被聲明的函數(shù)加上類似于printf和scanf的特征，它可以使編譯器檢查函數(shù)聲明和函數(shù)實際調(diào)用參數(shù)之間的格式化字符串是否匹配。該功能十分有用，尤其是處理一些很難發(fā)現(xiàn)的bug。

format的語法格式為：

format (archetype, string-index, first-to-check)
          format屬性告訴編譯器，按照printf, scanf, strftime或strfmon的參數(shù)表格式規(guī)則對該函數(shù)的參數(shù)進行檢查。
          “archetype”指定是哪種風(fēng)格；
          “string-index”指定傳入函數(shù)的第幾個參數(shù)是格式化字符串；
          “first-to-check”指定從函數(shù)的第幾個參數(shù)開始按上述規(guī)則進行檢查。
如：
__attribute__((format(printf,m,n)))，按照printf格式，第m個參數(shù)為格式化字符串，參數(shù)集從第n個開始
__attribute__((format(scanf,m,n)))，同上，按照scanf格式


example：
//m=1；n=2，第二個參數(shù)開始，填充第一個參數(shù)中的format字符串
extern void myprint(const char *format,...) __attribute__((format(printf,1,2)));
//m=2；n=3，第三個參數(shù)開始，填充第二個參數(shù)中format字符串
extern void myprint(int l，const char *format,...) __attribute__((format(printf,2,3)));
特別需要注意的是，如果myprint是一個函數(shù)的成員函數(shù)，那m和n需要加1，因為默認(rèn)第一個參數(shù)是隱身的this指針
//m=3；n=4，成員函數(shù)的情況
extern void myprint(int l，const char *format,...) __attribute__((format(printf,3,4)));

需要注意的是，__attribute__并不會為你填充字符串，而是需要使用類似于va_list這樣的可變參數(shù)列表，或者通過參數(shù)地址計算去直接處理參數(shù)列表，編譯器只是會對傳入?yún)?shù)做檢查，并在啟用-Wall選項時輸出參數(shù)不正確的警告信息。

extern void myprint(const char *format,...) 
__attribute__((format(printf,1,2)));


void test()
{
     myprint("i=%d\\n",6);
     myprint("i=%s\\n",6);
     myprint("i=%s\\n","abc");
     myprint("%s,%d,%d\\n",1,2);
}
運行$gcc –Wall –c attribute.c attribute后，輸出結(jié)果為：


attribute.c: In function `test':
attribute.c:7: warning: format argument is not a pointer (arg 2)
attribute.c:9: warning: format argument is not a pointer (arg 2)
attribute.c:9: warning: too few arguments for format

noreturn

該參數(shù)告訴編譯器某個函數(shù)從不返回值，觀察這個例子：

extern void myexit();


int test(int n){
  if(n>0){
    myexit();
    // 無返回值
  }
  else return 0;
}
$gcc –Wall –c noreturn.c
noreturn.c: In function `test':
noreturn.c:12: warning: control reaches end of non-void function
因為應(yīng)該返回的函數(shù)卻沒有返回值，編譯產(chǎn)生警告。
如果加上__attribute__
extern void myexit() __attribute__((noreturn));
則不會產(chǎn)生警告。

pure和const

用pure屬性修飾的函數(shù)用來說明該函數(shù)除了返回值之外沒有其他任何效果，并且該函數(shù)所返回的值僅僅依賴于函數(shù)的形參以及/或全局對象。用 pure屬性所修飾的函數(shù)可以用來 輔助編譯器做消除公共子表達式以及幫助做循環(huán)優(yōu)化 ，使用這種函數(shù)就好比使用算術(shù)操作符一般。對同一個使用pure屬性修飾的函數(shù)連續(xù)做兩次調(diào)用（如果該函數(shù)帶有參數(shù)，那么兩次調(diào)用應(yīng)該用同樣的實參），那么這兩次調(diào)用所返回的結(jié)果應(yīng) 該始終是相同的。const比pure更嚴(yán)格，它要求函數(shù)不能讀全局對象，此外用const修飾的函數(shù)參數(shù)不能為指針類型，在const函數(shù)內(nèi)部不能調(diào)用非const函數(shù)。

always_inline、noinline和flatten

分別為強制優(yōu)化為內(nèi)聯(lián)函數(shù)、聲明為非內(nèi)聯(lián)函數(shù)和盡可能做內(nèi)聯(lián)處理。

sentinel

提醒程序員此可變參數(shù)函數(shù)需要一個NULL作為最后一個參數(shù)。

used和unused

used告訴編譯器避免被連接器因為未被使用而優(yōu)化掉，unused作用是即使沒有使用這個函數(shù)，編譯器也不警告。

visibility(“visibility_type”)

可見性設(shè)置