C語言常常讓人覺得它所能表達的東西非常有限,它不具有類似第一級函數和模式匹配這樣的高級功能,但是卻非常簡單,並且仍然有一些非常有用的語法技巧和功能,只是沒有多少人知道罷了~
一、指定的初始化
很多人都知道,像這樣來靜態地初始化數組:
int fibs[] = {1, 1, 2, 3, 5};
C99標準實際上支持一種更爲直觀簡單的方式,來初始化各種不同的集合類數據(如:結構體,聯合體和數組)。
二、數組
我們可以指定數組的元素來進行初始化。這非常有用,特別是當我們需要根據一組#define來保持某種映射關係的同步更新時。來看看一組錯誤碼的定義,如:
/* Entries may not correspond to actual numbers. Some entries omitted. */ #define EINVAL 1 #define ENOMEM 2 #define EFAULT 3 /* ... */ #define E2BIG 7 #define EBUSY 8 /* ... */ #define ECHILD 12 /* ... */
現在,假設我們想爲每個錯誤碼提供一個錯誤描述的字符串。爲了確保數組保持了最新的定義,無論頭文件做了任何修改或增補,我們都可以用這個數組指定的語法。
char *err_strings[] = { [0] = "Success", [EINVAL] = "Invalid argument", [ENOMEM] = "Not enough memory", [EFAULT] = "Bad address", /* ... */ [E2BIG ] = "Argument list too long", [EBUSY ] = "Device or resource busy", /* ... */ [ECHILD] = "No child processes" /* ... */ };
這樣就可以靜態分配足夠的空間,且保證最大的索引是合法的,同時將特殊的索引初始化爲指定的值,並將剩下的索引初始化爲0。
三、結構體與聯合體
用結構體與聯合體的字段名稱來初始化數據是非常有用的。假設我們定義:
struct point { int x; int y; int z; }
然後,我們這樣初始化struct point:
struct point p = {.x = 3, .y = 4, .z = 5};
當我們不想將所有字段都初始化爲0時,這種作法可以很容易的在編譯時就生成結構體,而不需要專門調用一個初始化函數。
對聯合體來說,我們可以使用相同的辦法,只是我們只用初始化一個字段。
四、宏列表
C中的一個慣用方法,是說有一個已命名的實體列表,需要爲它們中的每一個建立函數,將它們中的每一個初始化,並在不同的代碼模塊中擴展它們的名字。這在Mozilla的源碼中經常用到,我就是在那時學到這個技巧的。例如,在我去年夏天工作的那個項目中,我們有一個針對每個命令進行標記的宏列表。其工作方式如下:
#define FLAG_LIST(_) \ _(InWorklist) \ _(EmittedAtUses) \ _(LoopInvariant) \ _(Commutative) \ _(Movable) \ _(Lowered) \ _(Guard)
它定義了一個FLAG_LIST宏,這個宏有一個參數稱之爲 _ ,這個參數本身是一個宏,它能夠調用列表中的每個參數。舉一個實際使用的例子可能更能直觀地說明問題。假設我們定義了一個宏DEFINE_FLAG,比如:
#define DEFINE_FLAG(flag) flag, enum Flag { None = 0, FLAG_LIST(DEFINE_FLAG) Total }; #undef DEFINE_FLAG
對FLAG_LIST(DEFINE_FLAG)做擴展能夠得到如下代碼:
enum Flag { None = 0, DEFINE_FLAG(InWorklist) DEFINE_FLAG(EmittedAtUses) DEFINE_FLAG(LoopInvariant) DEFINE_FLAG(Commutative) DEFINE_FLAG(Movable) DEFINE_FLAG(Lowered) DEFINE_FLAG(Guard) Total };
接着,對每個參數都擴展DEFINE_FLAG宏,這樣我們就得到了enum如下:
enum Flag { None = 0, InWorklist, EmittedAtUses, LoopInvariant, Commutative, Movable, Lowered, Guard, Total };
然後,我們可能要定義一些訪問函數,這樣才能更好的使用flag列表:
#define FLAG_ACCESSOR(flag) \ bool is##flag() const {\ return hasFlags(1 << flag);\ }\ void set##flag() {\ JS_ASSERT(!hasFlags(1 << flag));\ setFlags(1 << flag);\ }\ void setNot##flag() {\ JS_ASSERT(hasFlags(1 << flag));\ removeFlags(1 << flag);\ } FLAG_LIST(FLAG_ACCESSOR) #undef FLAG_ACCESSOR
一步步的展示其過程是非常有啓發性的,如果對它的使用還有不解,可以花一些時間在gcc –E上。
五、編譯時斷言
這其實是使用C語言的宏來實現的非常有“創意”的一個功能。有些時候,特別是在進行內核編程時,在編譯時就能夠進行條件檢查的斷言,而不是在運行時進行,這非常有用。不幸的是,C99標準還不支持任何編譯時的斷言。
但是,我們可以利用預處理來生成代碼,這些代碼只有在某些條件成立時纔會通過編譯(最好是那種不做實際功能的命令)。有各種各樣不同的方式都可以做到這一點,通常都是建立一個大小爲負的數組或結構體。最常用的方式如下:
/* Force a compilation error if condition is false, but also produce a result * (of value 0 and type size_t), so it can be used e.g. in a structure * initializer (or wherever else comma expressions aren't permitted). */ /* Linux calls these BUILD_BUG_ON_ZERO/_NULL, which is rather misleading. */ #define STATIC_ZERO_ASSERT(condition) (sizeof(struct { int:-!(condition); }) ) #define STATIC_NULL_ASSERT(condition) ((void *)STATIC_ZERO_ASSERT(condition) ) /* Force a compilation error if condition is false */ #define STATIC_ASSERT(condition) ((void)STATIC_ZERO_ASSERT(condition))
如果(condition)計算結果爲一個非零值(即C中的真值),即! (condition)爲零值,那麼代碼將能順利地編譯,並生成一個大小爲零的結構體。如果(condition)結果爲0(在C真爲假),那麼在試圖生成一個負大小的結構體時,就會產生編譯錯誤。
它的使用非常簡單,如果任何某假設條件能夠靜態地檢查,那麼它就可以在編譯時斷言。例如,在上面提到的標誌列表中,標誌集合的類型爲uint32_t,所以,我們可以做以下斷言:
STATIC_ASSERT(Total <= 32)
它擴展爲:
(void)sizeof(struct { int:-!(Total <= 32) })
現在,假設Total<=32。那麼-!(Total <= 32)等於0,所以這行代碼相當於:
(void)sizeof(struct { int: 0 })
這是一個合法的C代碼。現在假設標誌不止32個,那麼-!(Total <= 32)等於-1,所以這時代碼就相當於:
(void)sizeof(struct { int: -1 } )
因爲位寬爲負,所以可以確定,如果標誌的數量超過了我們指派的空間,那麼編譯將會失敗。
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