뭐가 ":-!!" C 코드로?

나는 /usr/include/linux/kernel.h 에서이 이상한 매크로 코드에 부딪쳤다 .

/* Force a compilation error if condition is true, but also produce a
   result (of value 0 and type size_t), so the expression can be used
   e.g. in a structure initializer (or where-ever else comma expressions
   aren't permitted). */
#define BUILD_BUG_ON_ZERO(e) (sizeof(struct { int:-!!(e); }))
#define BUILD_BUG_ON_NULL(e) ((void *)sizeof(struct { int:-!!(e); }))

무엇을 :-!!합니까?

이것은 실제로 표현식 e가 0으로 평가 될 수 있는지 여부를 확인하고 그렇지 않은 경우 빌드를 실패시키는 방법 입니다.

매크로의 이름이 다소 잘못되었습니다. 그것은 더 같은 것을해야 BUILD_BUG_OR_ZERO보다는 ...ON_ZERO. ( 이것이 혼란스러운 이름인지 아닌지에 대해 가끔 논의 되었습니다 .)

다음과 같은 표현을 읽어야합니다.

sizeof(struct { int: -!!(e); }))

1. (e): 계산식 e.

2. !!(e): 논리적으로 두 번 부정 : 0if e == 0; 그렇지 않으면 1.

3. -!!(e): 수치는 2 단계의 발현을 부정 : 0그것이 경우 0; 그렇지 않으면 -1.

4. struct{int: -!!(0);} --> struct{int: 0;}: 그것이 0이라면, 우리는 폭이 0 인 익명 정수 비트 필드를 가진 구조체를 선언합니다. 모든 것이 정상이며 정상적으로 진행됩니다.

5. struct{int: -!!(1);} --> struct{int: -1;}반면에 0 이 아닌 경우 음수가됩니다. 음의 너비를 가진 비트 필드를 선언 하면 컴파일 오류가 발생합니다.

따라서 구조체에서 너비가 0 인 비트 필드 (괜찮음) 또는 음의 너비가있는 비트 필드 (컴파일 오류)로 마무리합니다. 그런 다음 sizeof해당 필드 를 가져 와서 size_t적절한 너비 (0이있는 경우 e0이 됨)를 얻습니다 .

어떤 사람들은 물었습니다 : 왜 그냥 assert?

keithmo의 답변 은 다음과 같습니다.

이 매크로는 컴파일 타임 테스트를 구현하는 반면 assert ()는 런타임 테스트입니다.

정확히 맞습니다. 런타임에 커널 에서 이전에 발견되었을 수있는 문제를 감지하고 싶지 않습니다 ! 운영 체제의 중요한 부분입니다. 컴파일 타임에 문제가 감지 될 수있는 정도가 훨씬 좋습니다.

는 :비트 필드입니다. 에 관해서 !!입니다, 논리적 이중 부정은 반환 그래서 0거짓 또는 1진실합니다. 그리고 -빼기 부호, 즉 산술 부정입니다.

컴파일러가 유효하지 않은 입력을 처리하는 것은 단지 속임수입니다.

고려하십시오 BUILD_BUG_ON_ZERO. 때 -!!(e)컴파일 오류가 발생 음의 값으로 평가한다. 그렇지 않으면 -!!(e)0으로 평가되고 폭이 0 인 비트 필드의 크기는 0입니다. 따라서 매크로는 size_t값이 0 인 평가됩니다 .

입력이 0 이 아닌 경우 실제로 빌드가 실패하기 때문에 이름이 약 합니다.

BUILD_BUG_ON_NULL매우 유사하지만 a 대신 포인터를 생성합니다 int.

어떤 사람들은이 매크로를와 혼동하는 것 같습니다 assert().

이 매크로는 컴파일 타임 테스트를 구현하지만 assert()런타임 테스트입니다.

글쎄, 나는이 구문에 대한 대안이 언급되지 않았다는 것에 상당히 놀랐다. 또 다른 일반적인 (그러나 오래된) 메커니즘은 정의되지 않은 함수를 호출하고 어설 션이 올바른 경우 최적화 프로그램을 사용하여 함수 호출을 컴파일 아웃하는 것입니다.

#define MY_COMPILETIME_ASSERT(test)              \
    do {                                         \
        extern void you_did_something_bad(void); \
        if (!(test))                             \
            you_did_something_bad(void);         \
    } while (0)

이 메커니즘이 작동하는 동안 (최적화를 사용하는 한) 링크 할 때까지 오류를보고하지 않는 단점이 있으며, 이때 you_did_something_bad () 함수에 대한 정의를 찾지 못합니다. 이것이 커널 개발자들이 음의 크기의 비트 필드 폭과 음의 크기의 배열 (나중에 GCC 4.4에서 빌드 중단을 중단 한)과 같은 트릭을 사용하기 시작한 이유입니다.

컴파일 타임 어설 션이 필요하다는 것에 동조하여 GCC 4.3 은이 오래된 개념을 확장 할 수 있는 error기능 속성 을 도입 했지만 더 이상 비밀스러운 "네거티브 크기의 배열이 아닌"사용자가 선택한 메시지로 컴파일 타임 오류를 생성합니다. "오류 메시지!

#define MAKE_SURE_THIS_IS_FIVE(number)                          \
    do {                                                        \
        extern void this_isnt_five(void) __attribute__((error(  \
                "I asked for five and you gave me " #number))); \
        if ((number) != 5)                                      \
            this_isnt_five();                                   \
    } while (0)

실제로 Linux 3.9부터는 compiletime_assert이 기능을 사용하는 매크로가 bug.h있으며 대부분의 매크로가 그에 따라 업데이트되었습니다. 여전히이 매크로는 이니셜 라이저로 사용할 수 없습니다. 그러나 by 문 표현 (다른 GCC C- 확장)을 사용하면 가능합니다!

#define ANY_NUMBER_BUT_FIVE(number)                           \
    ({                                                        \
        typeof(number) n = (number);                          \
        extern void this_number_is_five(void) __attribute__(( \
                error("I told you not to give me a five!"))); \
        if (n == 5)                                           \
            this_number_is_five();                            \
        n;                                                    \
    })

이 매크로는 매개 변수를 정확히 한 번만 평가하고 (부작용이있는 경우) "나에게 5를주지 말라고 알려주는 컴파일 타임 오류"를 생성합니다. 식이 5로 평가되거나 컴파일 타임 상수가 아닌 경우

왜 우리는 음의 크기의 비트 필드 대신 이것을 사용하지 않습니까? 아아, 현재 명령문 표현식이 자체적으로 일정하더라도 (즉, 열거 상수, 비트 필드 너비 등) 상수 이니셜 라이저로 사용하는 것을 포함하여 명령문 표현식 사용에 대한 많은 제한이 있습니다. 컴파일 타임에 그렇지 않으면 __builtin_constant_p()테스트를 통과합니다 ). 또한 기능 본체 외부에서는 사용할 수 없습니다.

다행스럽게도 GCC는 이러한 단점을 곧 수정하고 상수 명령문 표현식을 상수 이니셜 라이저로 사용할 수 있기를 바랍니다. 여기서 어려운 점은 올바른 상수 표현을 정의하는 언어 사양입니다. C ++ 11은이 유형 또는 사물에 대해서만 constexpr 키워드를 추가했지만 C11에는 대응하는 키워드가 없습니다. C11은이 문제의 일부를 해결하는 정적 어설 션을 얻었지만 이러한 단점을 모두 해결하지는 못합니다. 따라서 gcc가 -std = gnuc99 & -std = gnuc11 또는 그와 같은 일부를 통해 constexpr 기능을 확장 기능으로 사용할 수있게하고 명령문 표현 등에 사용할 수 있기를 바랍니다. 알.

0조건이 거짓이면 크기 비트 필드를 만들고 조건이 참 / 제로가 아닌 경우 크기 -1( -!!1) 비트 필드를 만듭니다. 전자의 경우 오류가 없으며 구조체는 int 멤버로 초기화됩니다. 후자의 경우 컴파일 오류가 있습니다 ( -1물론 크기 비트 필드 와 같은 것은 생성 되지 않습니다 ).