【武漢華嵌】關(guān)于高級(jí)編譯預(yù)處理的幾種用法

作者：武漢華嵌技術(shù)部

 

C程序的源代碼中可包括各種編譯指令，這些指令稱(chēng)為預(yù)處理命令。雖然它們實(shí)際上不是C語(yǔ)言的一部分，但卻擴(kuò)展了C程序設(shè)計(jì)的環(huán)境。本節(jié)將介紹如何應(yīng)用預(yù)處理程序和注釋簡(jiǎn)化程序開(kāi)發(fā)過(guò)程，并提高程序的可讀性。

 

一、C宏體中出現(xiàn)的#，#@，##：

1、#的功能是將其后面的宏參數(shù)進(jìn)行字符串化操作（Stringfication）
2、##被稱(chēng)為連接符（concatenator），用來(lái)將兩個(gè)Token連接為一個(gè)Token。
3、#@的功能是將其后面的宏參數(shù)進(jìn)行字符化。

以下是應(yīng)用的代碼：

#include <stdio.h>

#define Conn(x,y) x##y

#define ToChar(a) #@a

#define ToString(x) #x

int main()

{

      int a = Conn(1ƺ);

      printf("%d\n", a);

      printf("%c\n", ToChar(4));

      printf(ToString(45678\n));

      return 0;

}

輸出結(jié)果為：

      12

      4

      45678

 

以下是UBOOT中的一部分源代碼：

#define U_BOOT_CMD(name, maxargs, rep, cmd, usage, help)\

cmd_tbl_t         u_boot_cmd_##name     Struct_Section = {#name, maxargs, rep, cmd, usage}

 

 

二、#pragma  pack()的使用：

      在所有的預(yù)處理指令中，#pragma 指令可能是最復(fù)雜的了，它的作用是設(shè)定編譯器的狀態(tài)或者是指示編譯器完成一些特定的動(dòng)作。#pragma指令對(duì)每個(gè)編譯器給出了一個(gè)方法,在保持與C和C ++語(yǔ)言完全兼容的情況下,給出主機(jī)或操作系統(tǒng)專(zhuān)有的特征。依據(jù)定義,編譯指示是機(jī)器或操作系統(tǒng)專(zhuān)有的,且對(duì)于每個(gè)編譯器都是不同的。

其格式一般為：#pragma para，其中para為參數(shù)，下面來(lái)看一些常用的參數(shù)。

#pragma pack規(guī)定的對(duì)齊長(zhǎng)度，什么是對(duì)齊，以及為什么要對(duì)齊：現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中內(nèi)存空間都是按照byte劃分的，從理論上講似乎對(duì)任何類(lèi)型的變量的訪問(wèn)可以從任何地址開(kāi)始，但實(shí)際情況是在訪問(wèn)特定變量的時(shí)候經(jīng)常在特定的內(nèi)存地址訪問(wèn)，這就需要各類(lèi)型數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則在空間上排列，而不是順序的一個(gè)接一個(gè)的排放，這就是對(duì)齊。對(duì)齊的作用和原因：各個(gè)硬件平臺(tái)對(duì)存儲(chǔ)空間的處理上有很大的不同。一些平臺(tái)對(duì)某些特定類(lèi)型的數(shù)據(jù)只能從某些特定地址開(kāi)始存取。其他平臺(tái)可能沒(méi)有這種情況，但是最常見(jiàn)的是如果不按照適合其平臺(tái)要求對(duì)數(shù)據(jù)存放進(jìn)行對(duì)齊，會(huì)在存取效率上帶來(lái)?yè)p失。比如有些平臺(tái)每次讀都是從偶地址開(kāi)始，如果一個(gè)int型（假設(shè)為32位系統(tǒng)）如果存放在偶地址開(kāi)始的地方，那么一個(gè)讀周期就可以讀出，而如果存放在奇地址開(kāi)始的地方，就可能會(huì)需要2個(gè)讀周期，并對(duì)兩次讀出的結(jié)果的高低字節(jié)進(jìn)行拼湊才能得到該int數(shù)據(jù)。顯然在讀取效率上下降很多。這也是空間和時(shí)間的博弈。對(duì)齊的實(shí)現(xiàn)通常，我們寫(xiě)程序的時(shí)候，不需要考慮對(duì)齊問(wèn)題。編譯器會(huì)替我們選擇時(shí)候目標(biāo)平臺(tái)的對(duì)齊策略。當(dāng)然，我們也可以通知給編譯器傳遞預(yù)編譯指令而改變對(duì)指定數(shù)據(jù)的對(duì)齊方法。但是，正因?yàn)槲覀円话悴恍枰P(guān)心這個(gè)問(wèn)題，所以因?yàn)榫庉嬈鲗?duì)數(shù)據(jù)存放做了對(duì)齊，而我們不了解的話，常常會(huì)對(duì)一些問(wèn)題感到迷惑。最常見(jiàn)的就是struct數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的sizeof結(jié)果，出乎意料。為此，我們需要對(duì)對(duì)齊算法所了解。

作用：指定結(jié)構(gòu)體、聯(lián)合以及類(lèi)成員的packing alignment;

語(yǔ)法：#pragma pack( [show] | [push | pop] [, identifier], n )

#pragma pack(n)來(lái)設(shè)定變量以n字節(jié)對(duì)齊方式。n字節(jié)對(duì)齊就是說(shuō)變量存放的起始地址的偏移量有兩種情況：第一、如果n大于等于該變量所占用的字節(jié)數(shù)，那么偏移量必須滿足默認(rèn)的對(duì)齊方式，第二、如果n小于該變量的類(lèi)型所占用的字節(jié)數(shù)，那么偏移量為n的倍數(shù)，不用滿足默認(rèn)的對(duì)齊方式。結(jié)構(gòu)的總大小也有個(gè)約束條件，分下面兩種情況：如果n大于所有成員變量類(lèi)型所占用的字節(jié)數(shù)，那么結(jié)構(gòu)的總大小必須為占用空間最大的變量占用的空間數(shù)的倍數(shù)；

　　#pragma pack(push) //保存對(duì)齊狀態(tài)

　　#pragma pack(2)//設(shè)定為2字節(jié)對(duì)齊

　　struct test

　　{

　　   char a;

　　   int b;

　　   char c;

　　};

#pragma pack(pop)//恢復(fù)原先的對(duì)齊狀態(tài)

以上結(jié)構(gòu)體的大小為8，下面分析其存儲(chǔ)情況，首先為a分配空間，其偏移量為0，滿足我們自己設(shè)定的對(duì)齊方式（2字節(jié)對(duì)齊），a大小為1個(gè)字節(jié)。接著開(kāi)始為b分配空間，這時(shí)其偏移量為2，需要補(bǔ)足1個(gè)字節(jié)，這樣使偏移量滿足為n=2的倍數(shù)（因?yàn)閟izeof(int)大于4）,b占用4個(gè)字節(jié)。接著為c分配空間，這時(shí)其偏移量為6，滿足為2的倍數(shù)，c占用1個(gè)字節(jié)。這時(shí)已經(jīng)為所有成員變量分配了空間，共分配了8個(gè)字節(jié)，滿足為2的倍數(shù)。如果把上面的#pragma pack(2)改為#pragma pack(4)，那么我們可以得到結(jié)構(gòu)的大小為12。