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GCC 編譯器對 C 語言標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了一些列擴(kuò)展，接下來會逐個介紹GNU C 的擴(kuò)展語法，可能有很多我們習(xí)以為常的用法，亦或是大家不常用的操作。
本文介紹以下兩個擴(kuò)展語法：
指定初始化
語句表達(dá)式的應(yīng)用
1. 指定初始化
在 C 語言標(biāo)準(zhǔn)中，當(dāng)我們定義并初始化一個數(shù)組時，常用方法如下：
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int?a[10]?=?{0,1,2,3,4,5,6,7,8};
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按照這種固定的順序，我們可以依次的對a[0] 到 a[8] 賦值。a[9] 沒有賦值，編譯器會自動設(shè)置為0.
當(dāng)數(shù)組畢竟小時，使用這種初始化方式會比較方便，但是當(dāng)數(shù)組比較大，并且數(shù)組里的非零元素不連續(xù)，在按照固定順序賦值就很麻煩了。
C99 標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)了數(shù)組初始化方式，支持指定元素初始化，不在按照固定的順序初始化。
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int?b[100]?=?{[10]?=?1,?[30]?=?2};
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通過數(shù)組元素索引，我們可以直接給指定的數(shù)組元素賦值，除了數(shù)組，一個結(jié)構(gòu)體變量的初始化，也可以通過指定某個結(jié)構(gòu)體成員直接賦值。
在早期 C 語言標(biāo)準(zhǔn)不支持指定初始化時，GCC編譯器就已經(jīng)支持指定初始化了，因此這個特性也被看做GCC的一個擴(kuò)展特性。
1.1 指定初始化數(shù)組元素
在 GNU C 中，通過數(shù)組元素索引，我們可以直接給指定的幾個元素賦值。這里注意，各個賦值之間用逗號隔開，而非分號
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int?b[100]?=?{[10]?=?1,?[30]?=?2};
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如果想給數(shù)組中一個索引范圍的元素初始化，可以采用?...
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#include?int?main(void) { ????int?b[100]?=?{?[10?...?30]?=?1,?[50?...?60]?=?2?}; ????for?(int?i?=?0;?i? ?
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GNU C 支持 使用?...?表示范圍擴(kuò)展，在這里使用[10 ... 30] 表示一個范圍，相當(dāng)于給b[10] 到 b[30] 之間的20個數(shù)賦值。
...?不僅可以用在數(shù)組初始化中，也可以用在switch-case 語句中。
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int?main(void) { ????int?i?=?4; ????switch(i) ????{ ????case?1: ????????printf("1 "?); ????????break; ???? ????case?2?...?8: ????????printf("%d "?,?i); ????????break; ???? ????default: ????????printf("default "); ????????break; ????} ????return?0; }?
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這里需要注意?...?兩邊的數(shù)據(jù)之間要有空格，否則，會報編譯錯誤。
1.2 指定初始化結(jié)構(gòu)體成員
和數(shù)組類似，在 C 語言標(biāo)準(zhǔn)中，初始化結(jié)構(gòu)體變量也要按照固定順序，但是在 GNU C 中我們可以結(jié)構(gòu)體域來指定初始化某個成員。
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struct?student?{ ????char?name[20]; ????int?age; }; int?main(void) { ????struct?student?stu1?=?{"s1",?20}; ????printf("%s:%d ",?stu1.name,?stu1.age); ???? ????struct?student?stu2?=?{ ????????.name?=?"s2"; ????????.age?=?28; ????} ???? ??????printf("%s:%d ",?stu2.name,?stu2.age); ?????? ??????return?0; }?
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1.3 Linux 內(nèi)核中的指定初始化
在Linux ?驅(qū)動中，大量使用 GNU C的這種指定初始化方式，通過結(jié)構(gòu)體成員來初始化結(jié)構(gòu)體變量：
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static?const?struct?file_operations?ci_port_test_fops?=?{ ?.open??=?ci_port_test_open, ?.write??=?ci_port_test_write, ?.read??=?seq_read, ?.llseek??=?seq_lseek, ?.release?=?single_release, };?
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在驅(qū)動程序中，我們經(jīng)常使用file_operations 這個結(jié)構(gòu)體來注冊我們開發(fā)的驅(qū)動，然后系統(tǒng)會以回調(diào)的方式。
結(jié)構(gòu)體file_operations 里定義了很多結(jié)構(gòu)體成員，而在這個驅(qū)動中，我們只是初始化了部分成員變量。通過訪問結(jié)構(gòu)體的各個成員域來指定初始化，當(dāng)結(jié)構(gòu)體成員很多時優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了，初始化會更加方便。
1.4 指定初始化的好處
指定初始化不僅使用靈活，還有一個好處就是代碼易于維護(hù)。特別是在Linux 內(nèi)核這種大型項目中，有幾萬個文件，大量使用了這種指定初始化。
如果采用標(biāo)準(zhǔn)C語言按照固定順序初始化賦值，一旦增加、刪除一個成員，大量的文件都有重新調(diào)整初始化順序，牽一發(fā)而動全身。
2. 語句表達(dá)式
2.1 語句表達(dá)式
GNU C 對 C 語言標(biāo)準(zhǔn)作了擴(kuò)展，允許在一個表達(dá)式里內(nèi)嵌語句，允許在表達(dá)式內(nèi)部使用局部變量、for 循環(huán) 和 goto 跳轉(zhuǎn)語句。這種類型的表達(dá)式，我們稱之為語句表達(dá)式：
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(?{?表達(dá)式1;?表達(dá)式2;?表達(dá)式3;?}?)?
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語句表達(dá)式最外面使用 () 括起來，里面使用 {} 包起來的是代碼塊，代碼塊里允許內(nèi)嵌各種語句。
語句的格式可以是一般表達(dá)式，也可以是循環(huán)和跳轉(zhuǎn)語句。
和一般表達(dá)式一樣，語句表達(dá)式也有自己的值。語句表達(dá)式的值為內(nèi)嵌語句中最后一個表達(dá)式的值。
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int?main?(void)?{ ????int?sum?=?0; ????sum?=?(? ????????{????????????????????????????????????????? ????????????int?s?=?0,?i?=?0;? ????????????for?(i?=?0;?i??
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編譯：
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gcc?-std=gnu89 gnu1.c?/?gcc?-std=gnu99 gnu1.c?
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在上面的程序中，通過語句表達(dá)式計算1到10的累加，因為語句表達(dá)式的值等于最后一個表達(dá)式的值，所以在 for 循環(huán)后面要添加一個s。如果你將這個值改成 s=100，會發(fā)現(xiàn)sum結(jié)果變成100了。
在語句表達(dá)式中使用跳轉(zhuǎn)。
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int?main?(void)?{ ????int?sum?=?0; ????sum?=?(? ????????{????????????????????????????????????????? ????????????int?s?=?0,?i?=?0;? ????????????for?(i?=?0;?i??
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2.2 在宏定義中使用語句表達(dá)式
語句表達(dá)式的主要用途在于定義功能復(fù)雜的宏。使用語句表達(dá)式來定義宏，不僅可以實現(xiàn)復(fù)雜的功能，還能避免宏定義帶來的歧義和漏洞。
下面就以一個例子，讓我們領(lǐng)略宏定義的殺傷力。
題目：定義一個宏，求兩個數(shù)的最大值。
合格：
對于學(xué)過C語言的同學(xué)，寫出這個宏基本上不是什么難事，使用條件運(yùn)算符即可完成。
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#include?#define?MAX(x,?y)????x?>?y???x?:y int?main() { ????printf("max?=?%d ",?MAX(1,2)); ????printf("max?=?%d ",?MAX(2,1)); ????printf("max?=?%d ",?MAX(2,2)); ????printf("max?=?%d ",?MAX(1!=1,1!=2)); ???? ????return?0; } ?
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運(yùn)行結(jié)果如下，發(fā)現(xiàn)最后一個結(jié)果與預(yù)期不符合
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max?=?2 max?=?2 max?=?2 max?=?0??
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我們使用預(yù)處理命令展開宏
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gcc?-E gnu1.c?-o gnu1.i?
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因為 ?> 號的優(yōu)先級（6）大于 != 號的優(yōu)先級，所以展開后，結(jié)果就和預(yù)期不一樣了。
為了避免這種錯誤，我們可以給宏參數(shù)加一個小括號，防止展開后的運(yùn)算符發(fā)生變化。
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#define?MAX(x,?y)????(x)?>?(y)???(x)?:(y)?
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中等：
上面的宏只能算合格，還是存在漏洞：
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#include?#define?MAX(x,?y)????(x)?>?(y)???(x)?:(y) int?main() { ???printf("max?=?%d ",?3?+?MAX(1,2));? ??? ???return?0; } ?
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預(yù)期結(jié)果應(yīng)該是5，結(jié)果是1.
預(yù)處理展開如下：
優(yōu)先級順序：+?大于?>?號 所以表達(dá)式變成了
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4?>?2???1:2?
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故對此宏進(jìn)行改進(jìn)：
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#define?MAX(x,?y)?(?(x)?>?(y)???(x)?:?(y)?)?
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使用小括號括起來，就避免了當(dāng)一個表達(dá)式同時含有宏定義和其他高優(yōu)先級運(yùn)算符時破壞整個表達(dá)式的運(yùn)算順序。
良好：
上面的宏，雖然解決了運(yùn)算符優(yōu)先級問題，然任然存在一些漏洞。
定義兩個變量i和j，然后比較兩個變量的大小，并做自增運(yùn)算。實際運(yùn)行結(jié)果發(fā)現(xiàn)max=7
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#include?#define?MAX(x,?y)????(?(x)?>?(y)???(x)?:(y)?) int?main() { ????int?i?=?2; ????int?j?=?6; ???? ????printf("max?=?%d ",?MAX(i++,j++)); ???? ????return?0; } ?
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預(yù)處理展開后表達(dá)式如下：
i 和 j 在展開后做了兩次自增運(yùn)算，導(dǎo)致打印 max的值為7。
當(dāng)然，在C語言編程規(guī)范里，使用宏時一般是不允許參數(shù)變化的。但是萬一碰到這種情況，又該如何處理呢？
這個時候，語句表達(dá)式就需要上場了，在語句表達(dá)式中定義兩個臨時變量，分別來暫時存儲 i 和 j 的值，然后用臨時變量進(jìn)行比較。
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#include?#define?MAX(x,?y)????({? ????int _x?=?x;? ????int _y?=?y;? ????_x?>?_y???_x?:?_y;? ????}) int?main() { ????int?i?=?2; ????int?j?=?6; ????printf("max?=?%d ",?MAX(i++,j++)); ???? ????return?0; } ?
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預(yù)處理展開：
優(yōu)秀：
在上面定義的宏中，我們定義了兩個int型變量，只能比較整型數(shù)據(jù)。如果希望比較其他數(shù)據(jù)類型呢？
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#include?#define?MAX(type,?x,?y)????({? ????type _x?=?x;? ????type _y?=?y;? ????_x?>?_y???_x?:?_y;? }) ???? int?main() { ????int?i?=?2; ????int?j?=?6; ????printf("max?=?%d ",?MAX(int,?i++,j++)); ????printf("max?=?%f ",?MAX(float,?3.14,3.15)); ???? ????return?0; } ?
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很容易想到通過一個參數(shù)，將數(shù)據(jù)類型傳進(jìn)去。
進(jìn)一步修改：
我們只想保留兩個參數(shù)。
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#include?#define?MAX(x,?y)????({? ????typeof(x)?_x?=?(x);? ????typeof(y)?_y?=?(y);? ????(void)?(&_x?==?&_y);? ????_x?>?_y???_x?:?_y;? }) int?main() { ????int?i?=?2; ????int?j?=?6; ???? ????printf("max?=?%d ",?MAX(i++,j++)); ????printf("max?=?%f ",?MAX(3.14,3.15)); ????return?0; } ?
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GNU C 使用關(guān)鍵字 typeof 來獲取宏參數(shù)的數(shù)據(jù)類型。比較難以理解的就是第三句：(void) (&_x == &_y);
這句話看起來多余，實際上有兩個作用：
對于不同類型的指針比較，編譯器會發(fā)生一個警告，提示兩個數(shù)據(jù)類似不同；
當(dāng)比較結(jié)果沒有用到時，有些編譯器可能會給一個警告，加上(void) 后 可以消除警告。
3. 總結(jié)
本文主要介紹了GNU C 的擴(kuò)展：指定初始化和語句表達(dá)式的使用，重點介紹了語句表達(dá)式在宏中的使用。
事實上 Linux 內(nèi)核大量使用了GNU C 的擴(kuò)展語法，特別是語語句表達(dá)式在宏中的使用，了解GNU的擴(kuò)展，有助于我們對C語言的認(rèn)識更加清晰。
編輯：黃飛
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工商網(wǎng)監(jiān)
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