__attribute__
是一個編譯器指令,其實是 GNU C
的一種機制,本質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化。用於在 C
、C++
、Objective-C
中修飾變量、函數、參數、方法、類等。
合理使用 __attribute__
有什麼好處?
- 給編譯器提供上下文,幫助編譯器做優化,合理使用可以收到顯著的優化效果。
- 編譯器會根據
__attribute__
產生一些編譯警告,使代碼更規範。 - 給代碼閱讀者提供必要的註解,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,因爲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現。
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,很多C語言學習者都理所當然地這麼認爲。
這個其實是是有所偏頗的,GNU C對標準C語言進行了擴展,在GCC中,對於符號(在編譯時,變量和函數都被抽象成符號)而言,存在着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語言標準決定的。
對於C/C++而言,編譯器默認函數和已初始化的全局變量爲強符號,而未初始化的全局變量爲弱符號,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行爲,同時開發者也可以對符號進行指定,使用"attribute((weak))"來聲明一個符號爲弱符號。
定義一個相同的變量,當兩者不全是強符號時,gcc在編譯時並不會報錯,而是遵循一定的規則進行取捨:
- 當兩者都爲強符號時,報錯:redefinition of 'xxx'
- 當兩者爲一強一弱時,選取強符號的值
- 當兩者同時爲弱時,選擇其中佔用空間較大的符號,這個其實很好理解,編譯器不知道編程者的用意,選擇佔用空間大的符號至少不會造成諸如溢出、越界等嚴重後果。
在默認的符號類型情況下,強符號和弱符號是可以共存的,類似於這樣:
int x;
int x = 1;
編譯不會報錯,在編譯時x的取值將會是1.
但是使用__attribute__((weak))將強符號轉換爲弱符號,卻不能與一個強符號共存,類似於這樣:
int __attribute__((weak)) x = 0;
int x = 1;
編譯器將報重複定義錯誤。
強引用和弱引用
除了強符號和弱符號的區別之外,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責將源文件編譯成目標文件(即二進制文件),然後由鏈接器對所有二進制文件進行鏈接操作。
在分離式編譯中,當編譯器檢查到當前使用的函數或者變量在本模塊中僅有聲明而沒有定義時,編譯器直接使用這個符號,將工作轉交給鏈接器,鏈接器則負責根據這些信息找到這些函數或者變量的實體地址,因爲在程序執行時,程序必須確切地知道每個函數和全局變量的地址。如果沒有找到該符號的實體,就會報undefined reference錯誤,這種符號之間的引用被稱爲強引用.
編譯器默認所有的變量和函數爲強引用,同時編程者可以使用__attribute__((weakref))來聲明一個函數,注意這裏是聲明而不是定義,既然是引用,那麼就是使用其他模塊中定義的實體,對於函數而言,我們可以使用這樣的寫法:
__attribute__((weakref)) void func(void);
,然後在函數中調用func(),如果func()沒有被定義,則func的值爲0,如果func被定義,則調用相應func,在《程序員的自我修養》這本書中有介紹,它是這樣寫的:
__attribute__((weakref)) void func(void);
void main(void)
{
if(func) {func();}
}
但是在現代的編譯系統中,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需要伴隨着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,這樣對於一個弱符號函數而言,用戶可以自定義擴展功能的函數來覆蓋這個弱符號函數。
同時我們可以將某些擴展功能函數定義爲弱引用,當用戶需要使用擴展功能時,就對其進行定義,鏈接到程序當中,如果用戶不進行定義,則鏈接也不會報錯,這使得庫的功能可以很方便地進行裁剪和組合。
注意:C標準里根本沒有提到強、弱符號。這只是GCC這個實現定義的特性,在MS C編譯器裏是不存在這個概念的。
參考博客: