【2018-08-13】[转]GNU C中不为人知的特色：__attribute__机制

[历史归档]本文原发布于 cstriker1407.info 个人博客内容为历史存档仅供参考。发布时间2018-08-13 标题[转]GNU C中不为人知的特色__attribute__机制分类编程GNU C __attribute__ 简单笔记本文转自《 https://blog.csdn.net/juana1/article/details/6849120 》有删改。参考文档《 https://www.cnblogs.com/marvin-notes/p/4482805.html 》《 https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-8.1.0/gcc/Function-Attributes.html#Function-Attributes 》《 https://blog.csdn.net/chen_chuang_/article/details/48462545 》GNU C的一大特色却不被初学者所知就是__attribute__机制。__attribute__可以设置函数属性Function Attribute、变量属性Variable Attribute和类型属性Type Attribute。它的书写特征是__attribute__前后都有两个下划线并切后面会紧跟一对原括弧括弧里面是相应的__attribute__参数语法格式如下__attribute__ ((attribute-list))另外它必须放于声明的尾部“”之前。函数属性函数属性可以帮助开发者把一些特性添加到函数声明中从而可以使编译器在错误检查方面的功能更强大。__attribute__机制也很容易同非GNU应用程序做到兼容之功效。GNU CC需要使用 –Wall编译器来击活该功能这是控制警告信息的一个很好的方式。下面介绍几个常见的属性参数。__attribute__ format。该__attribute__属性可以给被声明的函数加上类似printf或者scanf的特征它可以使编译器检查函数声明和函数实际调用参数之间的格式化字符串是否匹配。该功能十分有用尤其是处理一些很难发现的bug。format的语法格式为format (archetype, string-index, first-to-check)format属性告诉编译器按照printf, scanf, strftime或strfmon的参数表格式规则对该函数的参数进行检查。“archetype”指定是哪种风格“string-index”指定传入函数的第几个参数是格式化字符串“first-to-check”指定从函数的第几个参数开始按上述规则进行检查。具体使用格式如下__attribute__((format(printf,m,n)))__attribute__((format(scanf,m,n)))其中参数m与n的含义为m第几个参数为格式化字符串format stringn参数集合中的第一个即参数“…”里的第一个参数在函数参数总数排在第几注意有时函数参数里还有“隐身”的呢后面会提到在使用上__attribute__((format(printf,m,n)))是常用的而另一种却很少见到。下面举例说明其中myprint为自己定义的一个带有可变参数的函数其功能类似于printf//m1n2extern void myprint(const char *format,…) __attribute__((format(printf,1,2)));//m2n3extern void myprint(int lconst char *format,…) __attribute__((format(printf,2,3)));需要特别注意的是如果myprint是一个函数的成员函数那么m和n的值可有点“悬乎”了例如//m3n4extern void myprint(int lconst char *format,…) __attribute__((format(printf,3,4)));其原因是类成员函数的第一个参数实际上一个“隐身”的“this”指针。有点C基础的都知道点this指针不知道你在这里还知道吗这里给出测试用例attribute.c代码如下extern void myprint(const char *format,…) __attribute__((format(printf,1,2)));void test(){myprint(i%d,6);myprint(i%s,6);myprint(i%s,“abc”);myprint(%s,%d,%d,1,2);}gcc编译后会提示format argument is not a pointer的警告。若去掉__attribute__((format(printf,1,2)))则会正常编译。需要注意的是编译器只能识别类似printf的标准输出库函数。还有一个__attribute__ noreturn该属性通知编译器函数从不返回值当遇到类似函数需要返回值而却不可能运行到返回值处就已经退出来的情况该属性可以避免出现错误信息。C库函数中的abort()和exit()的声明格式就采用了这种格式如下所示extern void exit(int) __attribute__((noreturn));extern void abort(void) __attribute__((noreturn));为了方便理解大家可以参考如下的例子//name: noreturn.c 测试__attribute__((noreturn))extern void myexit(int);int testFunc(void){printf(“-- Enter %s --”, __func__);myexit(0);// 其实函数运行不到这里printf(“-- Exit %s --”, __func__);}void myexit(int i){exit(i);}编译后的输出结果如下$gcc –Wall –c noreturn.cnoreturn.c: In function test’:noreturn.c:12: warning: control reaches end of non-void function很显然这是因为一个被定义为有返回值的函数却没有返回值。加上__attribute__((noreturn))则可以解决此问题的出现。后面还有__attribute__const、-finstrument-functions、no_instrument_function等的属性描述就不多转了感兴趣的可以看原文。__attribute__ constructor/destructor 若函数被设定为constructor属性则该函数会在 main函数执行之前被自动的执行。类似的若函数被设定为destructor属性则该函数会在main函数执行之后或者exit被调用后被自动的执行。拥有此类属性的函数经常隐式的用在程序的初始化数据方面。__attribute__((constructor)) void before_main() {printf(— %s, __func__);}__attribute__((destructor)) void after_main() {printf(— %s, __func__);}int main(int argc, char **argv) {printf(— %s, __func__);exit(0);printf(— %s, exit ?, __func__);return 0;}执行结果为:— before_main— main— after_main变量属性(Variable Attribute)关键字__attribute__也可以对变量或结构体成员进行属性设置。这里给出几个常用的参数的解释更多的参数可参考原文给出的连接。在使用__attribute__参数时你也可以在参数的前后都加上“__”两个下划线例如使用__aligned__而不是aligned这样你就可以在相应的头文件里使用它而不用关心头文件里是否有重名的宏定义。aligned (alignment)该属性规定变量或结构体成员的最小的对齐格式以字节为单位。例如int x __attribute__ ((aligned (16))) 0;编译器将以16字节注意是字节byte不是位bit对齐的方式分配一个变量。也可以对结构体成员变量设置该属性例如创建一个双字对齐的int对可以这么写struct foo { int x[2] __attribute__ ((aligned (8))); };如上所述你可以手动指定对齐的格式同样你也可以使用默认的对齐方式。如果aligned后面不紧跟一个指定的数字值那么编译器将依据你的目标机器情况使用最大最有益的对齐方式。例如short array[3] __attribute__ ((aligned));选择针对目标机器最大的对齐方式可以提高拷贝操作的效率。aligned属性使被设置的对象占用更多的空间相反的使用packed可以减小对象占用的空间。需要注意的是attribute属性的效力与你的连接器也有关如果你的连接器最大只支持16字节对齐那么你此时定义32字节对齐也是无济于事的。packed使用该属性可以使得变量或者结构体成员使用最小的对齐方式即对变量是一字节对齐对域field是位对齐。下面的例子中x成员变量使用了该属性则其值将紧放置在a的后面struct test{char a;int x[2] __attribute__ ((packed));};其它可选的属性值还可以是cleanupcommonnocommondeprecatedmodesectionsharedtls_modeltransparent_unionunusedvector_sizeweakdllimportdlexport等。类型属性Type Attribute关键字__attribute__也可以对结构体struct或共用体union进行属性设置。大致有六个参数值可以被设定即aligned, packed, transparent_union, unused, deprecated 和 may_alias。在使用__attribute__参数时你也可以在参数的前后都加上“__”两个下划线例如使用__aligned__而不是aligned这样你就可以在相应的头文件里使用它而不用关心头文件里是否有重名的宏定义。aligned (alignment)该属性设定一个指定大小的对齐格式以字节为单位例如struct S { short f[3]; } __attribute__ ((aligned (8)));typedef int more_aligned_int __attribute__ ((aligned (8)));该声明将强制编译器确保尽它所能变量类型为struct S或者more-aligned-int的变量在分配空间时采用8字节对齐方式。如上所述你可以手动指定对齐的格式同样你也可以使用默认的对齐方式。如果aligned后面不紧跟一个指定的数字值那么编译器将依据你的目标机器情况使用最大最有益的对齐方式。例如struct S { short f[3]; } __attribute__ ((aligned));这里如果sizeofshort的大小为2byte那么S的大小就为6。取一个2的次方值使得该值大于等于6则该值为8所以编译器将设置S类型的对齐方式为8字节。aligned属性使被设置的对象占用更多的空间相反的使用packed可以减小对象占用的空间。需要注意的是attribute属性的效力与你的连接器也有关如果你的连接器最大只支持16字节对齐那么你此时定义32字节对齐也是无济于事的。使用该属性对struct或者union类型进行定义设定其类型的每一个变量的内存约束。当用在enum类型定义时暗示了应该使用最小完整的类型it indicates that the smallest integral type should be used。下面的例子中my-packed-struct类型的变量数组中的值将会紧紧的靠在一起但内部的成员变量s不会被“pack”如果希望内部的成员变量也被packed的话my-unpacked-struct也需要使用packed进行相应的约束。struct my_unpacked_struct{char c;int i;};struct my_packed_struct{char c;int i;struct my_unpacked_struct s;}__attribute__ ((__packed__));变量属性与类型属性举例下面的例子中使用__attribute__属性定义了一些结构体及其变量并给出了输出结果和对结果的分析。// 程序代码为struct pshangai{int a;char b;char c;}__attribute__((aligned(4))) pp;struct q{int a;char b;struct qn;char c;}__attribute__((aligned(8))) qq;int main(){printf(sizeof(int)%d,sizeof(short)%d.sizeof(char)%d,sizeof(int),sizeof(short),sizeof(char));printf(pp%d,qq%d, sizeof(pp),sizeof(qq));return 0;}//输出结果sizeof(int)4,sizeof(short)2.sizeof(char)1pp8,qq24分析sizeof(pp):sizeof(a) sizeof(b) sizeof©4116238 sizeof(pp)sizeof(qq):sizeof(a) sizeof(b)415sizeof(qn)8;即qn是采用8字节对齐的所以要在ab后面添3个空余字节然后才能存储qn4138117因为qq采用的对齐是8字节对齐所以qq的大小必定是8的整数倍即qq的大小是一个比17大又是8的倍数的一个最小值由此得到1724824sizeof(qq)