Linux 内核中的 GCC 特性(转)

M. Tim Jones, 顾问工程师, Emulex Corp.
2009 年 4 月 07 日
Linux® 内核使用 GNU Compiler Collection (GCC) 套件的几个特殊功能。这些功能包括提供快捷方式和简化以及向编译器提供优化提示等等。了解这些特殊的 GCC 特性，学习如何在 Linux 内核中使用它们。
GCC 和 Linux 是出色的组合。尽管它们是独立的软件，但是 Linux 完全依靠 GCC 在新的体系结构上运行。Linux 还利用 GCC 中的特性（称为扩展）实现更多功能和优化。本文讨论一些重要的扩展，讲解如何在 Linux 内核中使用它们。
GCC 当前的稳定版本（版本 4.3.2）支持 C 标准的三个版本：
* International Organization for Standardization (ISO) 最初的 C 语言标准（ISO C89 或 C90）
* 带修正 1 的 ISO C90
* 当前的 ISO C99（这是 GCC 使用的默认标准，本文也假设采用这种标准）
注意：本文假设使用 ISO C99 标准。如果指定比 ISO C99 版本旧的标准，那么可能无法使用本文描述的一些扩展。可以在命令行上使用 -std 选项指定 GCC 使用的实际标准。可以通过 GCC 手册查看哪个标准版本支持哪些扩展（见 参考资料 中的链接）。
可应用的版本
本文主要关注在 2.6.27.1 Linux 内核和 GCC 的 4.3.2 版本中使用 GCC 扩展。每个 C 扩展引用 Linux 内核源代码中的一个文件，可以在其中找到示例。
可以以几种方式对可用的 C 扩展进行分类。本文把它们分为两大类：
* 功能性 扩展提供新功能。
* 优化 扩展帮助生成更高效的代码。
功能性扩展
先讨论一些扩展标准 C 语言的 GCC 扩展。
类型发现
GCC 允许通过变量的引用识别类型。这种操作支持泛型编程。在 C++、Ada 和 Java™ 语言等许多现代编程语言中都可以找到相似的功能。Linux 使用 typeof 构建 min 和 max 等依赖于类型的操作。清单 1 演示如何使用 typeof 构建一个泛型宏（见 ./linux/include/linux/kernel.h）。
清单 1. 使用 typeof 构建一个泛型宏
#define min(x, y) ({ \
typeof(x) _min1 = (x); \
typeof(y) _min2 = (y); \
(void) (&_min1 == &_min2); \
_min1 < _min2 ? _min1 : _min2; })
范围扩展
GCC 支持范围，在 C 语言的许多方面都可以使用范围。其中之一是 switch/case 块中的 case 语句。在复杂的条件结构中，通常依靠嵌套的 if 语句实现与清单 2（见 ./linux/drivers/scsi/sd.c）相同的结果，但是清单 2 更简洁。使用 switch/case 也可以通过使用跳转表