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          C語言進(jìn)階小技巧,弱符號和弱引用

          發(fā)布人:xiaomaidashu 時間:2022-07-18 來源:工程師 發(fā)布文章

          __attribute__ 是一個編譯器指令,其實是 GNU C 的一種機制,本質(zhì)是一個編譯器的指令,在聲明的時候可以提供一些屬性,在編譯階段起作用,來做多樣化的錯誤檢查和高級優(yōu)化。

          用于在 C,C++,Objective-C 中修飾變量、函數(shù)、參數(shù)、方法、類等。

          合理使用 __attribute__ 有什么好處?
          • 給編譯器提供上下文,幫助編譯器做優(yōu)化,合理使用可以收到顯著的優(yōu)化效果。
          • 編譯器會根據(jù) __attribute__ 產(chǎn)生一些編譯警告,使代碼更規(guī)范。
          • 給代碼閱讀者提供必要的注解,助其理解代碼意圖。

          總之,__attribute__ 起到了給編譯器提供上下文的作用,如果錯誤的使用 __attribute__ 指令,因為給編譯器提供了錯誤的上下文,由此引起的錯誤通常很難被發(fā)現(xiàn)。

          強符號和弱符號

          在同一作用域下不能定義同一個變量或函數(shù),很多C語言學(xué)習(xí)者都理所當(dāng)然地這么認(rèn)為。

          這個其實是是有所偏頗的,GNU C對標(biāo)準(zhǔn)C語言進(jìn)行了擴展,在GCC中,對于符號(在編譯時,變量和函數(shù)都被抽象成符號)而言,存在著強符號和弱符號之分。

          是的,是否支持這個特性是由不同的C語言標(biāo)準(zhǔn)決定的。

          對于C/C++而言,編譯器默認(rèn)函數(shù)和已初始化的全局變量為強符號,而未初始化的全局變量為弱符號。

          在編程者沒有顯示指定時,編譯器對強弱符號的定義會有一些默認(rèn)行為,同時開發(fā)者也可以對符號進(jìn)行指定,使用"attribute((weak))"來聲明一個符號為弱符號。

          定義一個相同的變量,當(dāng)兩者不全是強符號時,gcc在編譯時并不會報錯,而是遵循一定的規(guī)則進(jìn)行取舍:

          • 當(dāng)兩者都為強符號時,重復(fù)定義的報錯:redefinition of 'xxx'
          • 當(dāng)兩者為一強一弱時,選取強符號的值
          • 當(dāng)兩者同時為弱時,選擇其中占用空間較大的符號,這個其實很好理解,編譯器不知道編程者的用意,選擇占用空間大的符號至少不會造成諸如溢出、越界等嚴(yán)重后果。

          在默認(rèn)的符號類型情況下,強符號和弱符號是可以共存的,類似于這樣:

          int x;
          int x = 1;

          編譯不會報錯,在編譯時x的取值將會是1.

          注意,這里可以使用__attribute__((weak))將強符號轉(zhuǎn)換為弱符號,卻不能與一個強符號共存,類似于這樣:

          int __attribute__((weak)) x = 0;
          int x = 1;

          編譯器將報重復(fù)定義錯誤。

          強引用和弱引用

          除了強符號和弱符號的區(qū)別之外,GNUC還有一個特性就是強引用和弱引用。

          我們知道的是,編譯器在編譯階段只負(fù)責(zé)將源文件編譯成目標(biāo)文件(即二進(jìn)制文件),然后由鏈接器對所有二進(jìn)制文件進(jìn)行鏈接操作。

          編譯器默認(rèn)所有的變量和函數(shù)為強引用,同時編程者可以使用__attribute__((weakref))來聲明一個函數(shù)。

          注意這里是聲明而不是定義,既然是引用,那么就是使用其他模塊中定義的實體,對于函數(shù)而言,我們可以使用這樣的寫法:

          __attribute__((weakref)) void func(void);

          ,然后在函數(shù)中調(diào)用func(),如果func()沒有被定義,則func的值為0,如果func被定義,則調(diào)用相應(yīng)func,在《程序員的自我修養(yǎng)》這本書中有介紹,它是這樣寫的:

          __attribute__((weakref)) void func(void);
          void main(void)
          {
              if(func) {func();}
          }

          但是在現(xiàn)代的編譯系統(tǒng)中,這種寫法卻是錯誤的,編譯雖然通過(有警告信息),但是卻不正確:

          warning: ‘weakref’ attribute should be accompanied with an ‘alias’ attribute [-Wattributes]

          警告顯示:weakref需要伴隨著一個別名才能正常使用

          強/弱符號和強/弱引用的作用

          這種弱符號、弱引用的擴展機制在庫的實現(xiàn)中非常有用。

          我們在庫中可以使用弱符號和弱引用機制,這樣對于一個弱符號函數(shù)而言,用戶可以自定義擴展功能的函數(shù)來覆蓋這個弱符號函數(shù)。

          同時我們可以將某些擴展功能函數(shù)定義為弱引用,當(dāng)用戶需要使用擴展功能時,就對其進(jìn)行定義,鏈接到程序當(dāng)中。

          如果用戶不進(jìn)行定義,則鏈接也不會報錯,這使得庫的功能可以很方便地進(jìn)行裁剪和組合。

          注意:C標(biāo)準(zhǔn)里根本沒有提到強、弱符號。這只是GCC這個實現(xiàn)定義的特性,在MS C編譯器里是不存在這個概念的。


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