13.1 总结
前面12节的课程,主要针对 Linux 内核中 GNU C 扩展的一些常用 C 语言语法进行了分析。GNU C 的这些扩展语法,主要用来完善 C 语言标准和编译优化。而通过 C 标准的发展过程我们又发现,对于一些编译器扩展的一些特性,或者其它编程语言(如:C++)中的好的特性和语法,C 标准也会适时地吸收进来,作为新的 C 语言标准。
在 GNU C 的这些扩展语法中,__attribute__
和宏定义是两大特色。在嵌入式底层系统中,尤其是 Linux 内核和 U-boot 中,大量使用 GNU C 扩展的 __attribute__
属性去辅助一些底层机制的实现,或者实现一些编译上的优化。在宏定义方面,通过语句表达式、可变参数宏等特性,我们可以定义一个功能复杂、安全可靠的高质量宏。
本教程所讲的一些特性,都是在实际工作或阅读 Linux 内核驱动源码时经常遇见的一些特性,掌握了这些扩展特性的使用,以后再遇到类似的“奇葩 C 语言”程序,就知道怎么去分析了。除此之外,GNU C 还有一些其它扩展特性,由于他们在内核中用得不是很多,或者说仅仅是做一些编译上的优化,即使不知道也不会影响我们理解代码,限于篇幅关系,所以就暂时不讲了,比如下面这些特性。
- 属性声明:const
- 属性声明:constructor、destructor
- 属性声明:noreturn
- 属性声明:used、unused
- 局部标签
- 嵌套函数
- ……
大家以后遇到类似的扩展,可以到下面这几个网站上去看看。
13.2 C 语言习题测试
下面是几道 C 语言练习题,大家可以做一做。看看学完本教程后,有没有真正的掌握。有什么疑问,可以通过读者圈,或加入QQ群(475504428)与我讨论。
1.下面的程序,在不同编译环境下,比如分别在 C-Free、VC++6.0、TurboC 环境下编译运行,结果是否相等,为什么?
#include<stdio.h>
int main(void)
{
printf("size: %d\n", sizeof(int);
return ;
}
2.定义一个宏,求两个数的最小值。
3.将下面的程序编译为可以在 ARM 平台上运行的可执行文件 a.out,并对其进行反汇编,查看变量 global_val 的地址。
int global_val = ;
int uninit_val;
int main(void)
{
int local_val = ;
return ;
}
4. 在一个工程项目中,有两个源文件如下,分析下面程序的运行结果。
//func.c
int a = ;
int b;
int c __attribute__((weak)) = ;
//main.c
int a;
int b = ;
int c = ;
int main(void)
{
printf("a: %d\n",a);
printf("b: %d\n",b);
printf("c: %d\n",c);
return ;
}
5.定义一个变参函数,实现等级打印控制:ERROR、DEBUG、INFO。用这三个宏分别代表等级打印,比如定义 ERROR 时,只打印错误的信息;定义 DEBUG 时,打印错误和调试信息;定义 INFO 时,所有的打印信息都打印出来。
6.定义一个变参宏,实现等级打印控制:ERROR、DEBUG、INFO。用这三个宏分别代表等级打印,比如定义 ERROR 宏时,只打印错误的信息;定义 DEBUG 时,打印错误和调试信息;定义 INFO 时,所有的打印信息都打印出来。
7.下面是 Linux 内核(Linux4.4.0)中的一些宏定义,请分析它们实现的功能。
#define pr_emerg(fmt, ...) \
printk(KERN_EMERG pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
#define pr_alert(fmt, ...) \
printk(KERN_ALERT pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
#define pr_crit(fmt, ...) \
printk(KERN_CRIT pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
#define pr_err(fmt, ...) \
printk(KERN_ERR pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
#define pr_warning(fmt, ...) \
printk(KERN_WARNING pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
#define pr_warn pr_warning
#define pr_notice(fmt, ...) \
printk(KERN_NOTICE pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
#define pr_info(fmt, ...) \
printk(KERN_INFO pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
8.在 Linux 内核启动过程中,启动 log 的最后往往会有这么一行信息。
Freeing unused kernel memory: 468K
请用本课程中的 section 属性声明,分析这段 log 背后的内核初始化及内存释放过程。
9.在嵌入式 Linux 驱动开发中,驱动模块是没有 main() 入口函数的,请用本课程学过的知识分析:驱动是如何运行和初始化的。
10.驱动分析:在 linux4.4 源码 linux-4.4/arch/arm/mach-footbridge/ebsa285.c 中,分析下面代码的含义及 container_of 宏的作用。
MACHINE_START(EBSA285, "EBSA285")
/* Maintainer: Russell King */
.atag_offset = 0x100,
.video_start = 0x000a0000,
.video_end = 0x000bffff,
.map_io = footbridge_map_io,
.init_early = footbridge_sched_clock,
.init_irq = footbridge_init_irq,
.init_time = footbridge_timer_init,
.restart = footbridge_restart,
MACHINE_END
static void ebsa285_led_set(struct \
led_classdev *cdev, enum led_brightness b)
{
struct ebsa285_led *led = container_of(cdev,
struct ebsa285_led, cdev);
if (b == LED_OFF)
hw_led_state |= led->mask;
else
hw_led_state &= ~led->mask;
writeb(hw_led_state, xbus);
}
static enum led_brightness \
ebsa285_led_get(struct led_classdev *cdev)
{
struct ebsa285_led *led = container_of(cdev,
struct ebsa285_led, cdev);
return hw_led_state & led->mask ? LED_OFF : LED_FULL;
}