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分类: C/C++

2019-04-22 07:15:21

13.1 总结

前面12节的课程,主要针对 Linux 内核中 GNU C 扩展的一些常用 C 语言语法进行了分析。GNU C 的这些扩展语法,主要用来完善 C 语言标准和编译优化。而通过 C 标准的发展过程我们又发现,对于一些编译器扩展的一些特性,或者其它编程语言(如:C++)中的好的特性和语法,C 标准也会适时地吸收进来,作为新的 C 语言标准。

在 GNU C 的这些扩展语法中,__attribute__ 和宏定义是两大特色。在嵌入式底层系统中,尤其是 Linux 内核和 U-boot 中,大量使用 GNU C 扩展的 __attribute__属性去辅助一些底层机制的实现,或者实现一些编译上的优化。在宏定义方面,通过语句表达式、可变参数宏等特性,我们可以定义一个功能复杂、安全可靠的高质量宏。

本教程所讲的一些特性,都是在实际工作或阅读 Linux 内核驱动源码时经常遇见的一些特性,掌握了这些扩展特性的使用,以后再遇到类似的“奇葩 C 语言”程序,就知道怎么去分析了。除此之外,GNU C 还有一些其它扩展特性,由于他们在内核中用得不是很多,或者说仅仅是做一些编译上的优化,即使不知道也不会影响我们理解代码,限于篇幅关系,所以就暂时不讲了,比如下面这些特性。

  • 属性声明:const
  • 属性声明:constructor、destructor
  • 属性声明:noreturn
  • 属性声明:used、unused
  • 局部标签
  • 嵌套函数
  • ……

大家以后遇到类似的扩展,可以到下面这几个网站上去看看。


13.2 C 语言习题测试

下面是几道 C 语言练习题,大家可以做一做。看看学完本教程后,有没有真正的掌握。有什么疑问,可以通过读者圈,或加入QQ群(475504428)与我讨论。

1.下面的程序,在不同编译环境下,比如分别在 C-Free、VC++6.0、TurboC 环境下编译运行,结果是否相等,为什么?

  1. #include<stdio.h>
  2. int main(void)
  3. {
  4.     printf("size: %d\n", sizeof(int);
  5.     return 0;
  6. }

2.定义一个宏,求两个数的最小值。

3.将下面的程序编译为可以在 ARM 平台上运行的可执行文件 a.out,并对其进行反汇编,查看变量 global_val 的地址。

  1. int global_val = 10;
  2. int uninit_val;
  3. int main(void)
  4. {
  5.     int local_val = 20;
  6.     return 0;
  7. }
4. 在一个工程项目中,有两个源文件如下,分析下面程序的运行结果。

  1. //func.c
  2. int a = 10;
  3. int b;
  4. int c __attribute__((weak)) = 30;

  5. //main.c
  6. int a;
  7. int b = 20;
  8. int c = 40;
  9. int main(void)
  10. {
  11.     printf("a: %d\n",a);
  12.     printf("b: %d\n",b);
  13.     printf("c: %d\n",c);
  14.     return 0;
  15. }

5.定义一个变参函数,实现等级打印控制:ERROR、DEBUG、INFO。用这三个宏分别代表等级打印,比如定义 ERROR 时,只打印错误的信息;定义 DEBUG 时,打印错误和调试信息;定义 INFO 时,所有的打印信息都打印出来。

6.定义一个变参宏,实现等级打印控制:ERROR、DEBUG、INFO。用这三个宏分别代表等级打印,比如定义 ERROR 宏时,只打印错误的信息;定义 DEBUG 时,打印错误和调试信息;定义 INFO 时,所有的打印信息都打印出来。

7.下面是 Linux 内核(Linux4.4.0)中的一些宏定义,请分析它们实现的功能。

  1. #define pr_emerg(fmt, ...) \
  2.     printk(KERN_EMERG pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
  3. #define pr_alert(fmt, ...) \
  4.     printk(KERN_ALERT pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
  5. #define pr_crit(fmt, ...) \
  6.     printk(KERN_CRIT pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
  7. #define pr_err(fmt, ...) \
  8.     printk(KERN_ERR pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
  9. #define pr_warning(fmt, ...) \
  10.     printk(KERN_WARNING pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
  11. #define pr_warn pr_warning
  12. #define pr_notice(fmt, ...) \
  13.     printk(KERN_NOTICE pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
  14. #define pr_info(fmt, ...) \
  15.     printk(KERN_INFO pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)

8.在 Linux 内核启动过程中,启动 log 的最后往往会有这么一行信息。

Freeing unused kernel memory: 468K 

请用本课程中的 section 属性声明,分析这段 log 背后的内核初始化及内存释放过程。

9.在嵌入式 Linux 驱动开发中,驱动模块是没有 main() 入口函数的,请用本课程学过的知识分析:驱动是如何运行和初始化的。

10.驱动分析:在 linux4.4 源码 linux-4.4/arch/arm/mach-footbridge/ebsa285.c 中,分析下面代码的含义及 container_of 宏的作用。

  1. MACHINE_START(EBSA285, "EBSA285")
  2.     /* Maintainer: Russell King */
  3.     .atag_offset = 0x100,
  4.     .video_start = 0x000a0000,
  5.     .video_end = 0x000bffff,
  6.     .map_io = footbridge_map_io,
  7.     .init_early = footbridge_sched_clock,
  8.     .init_irq = footbridge_init_irq,
  9.     .init_time = footbridge_timer_init,
  10.     .restart = footbridge_restart,
  11. MACHINE_END
  12. static void ebsa285_led_set(struct \
  13. led_classdev *cdev, enum led_brightness b)
  14. {
  15.     struct ebsa285_led *led = container_of(cdev,
  16.             struct ebsa285_led, cdev);

  17.     if (b == LED_OFF)
  18.         hw_led_state |= led->mask;
  19.     else
  20.         hw_led_state &= ~led->mask;
  21.     writeb(hw_led_state, xbus);
  22. }

  23. static enum led_brightness \
  24. ebsa285_led_get(struct led_classdev *cdev)
  25. {
  26.     struct ebsa285_led *led = container_of(cdev,
  27.             struct ebsa285_led, cdev);

  28.     return hw_led_state & led->mask ? LED_OFF : LED_FULL;
  29. }
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本教程根据《C语言嵌入式Linux高级编程》改编
电子版本教程下载地址:https://pan.baidu.com/s/1a6L0cyIQKKLlmIfRw7U6Dg




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