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  • C++ 定义

    万次阅读 多人点赞 2016-10-19 16:28:04
    ———————— #define基本用法 ————————#define命令是C语言的一个定义命令,它用来将一个标识符(宏名)定义为一个字符串,该标识符被称为宏名,被定义的字符串称为替换文本。程序编译之前,编译的...

    ———————— #define基本用法 ————————

    #define命令是C语言中的一个宏定义命令,它用来将一个标识符(宏名)定义为一个字符串,该标识符被称为宏名,被定义的字符串称为替换文本。程序编译之前,编译的时候所有的宏名都会被定义的字符串替换,这便是宏替换。

    理解宏定义的关键在于 “替换”

    该命令有两种格式:一种是简单的宏定义,另一种是带参数的宏定义。

    (1)简单的宏定义:
    #define <宏名>  <字符串>

    例: #define PI 3.14
    程序:

    float pi2 = PI * 2;//pi2 = 6.28

    (2) 带参数的宏定义
    #define <宏名> (<参数表>) <宏体>

    例: #define AddOne(x) (x+1)
    程序:

    float pi2 = PI * 2;//pi2 = 6.28
    pi2 = AddOne(pi2);// pi2 = 7.28

    ———————— 宏替换发生的时机 ————————

    为了能够真正理解#define的作用,让我们来了解一下对C语言源程序的处理过程。当我们在一个集成的开发环境如Turbo C中将编写好的源程序进行编译时,实际经过了预处理、编译、汇编和连接几个过程。其中预处理器产生编译器的输出,它实现以下的功能:

    (1)文件包含

    可以把源程序中的#include 扩展为文件正文,即把包含的.h文件找到并展开到#include 所在处。

    (2)条件编译

    预处理器根据#if和#ifdef等编译命令及其后的条件,将源程序中的某部分包含进来或排除在外,通常把排除在外的语句转换成空行。

    (3)宏展开

    预处理器将源程序文件中出现的对宏的引用展开成相应的宏定义,即本文所说的#define的功能,由预处理器来完成。经过预处理器处理的源程序与之前的源程序有所有不同,在这个阶段所进行的工作只是纯粹的替换与展开,没有任何计算功能,所以在学习#define命令时只要能真正理解这一点,这样才不会对此命令引起误解并误用。

    ———————— 宏替换错误举例 ————————

    只要严格遵守“直接替换”,就不会出现下面的问题

    比如下面的宏定义:

    #define Square(x) x*x
    
    float temp = Square(3+3);
    //程序的本意可能是要计算6*6=36,但由于宏定义执行的是直接替换,本身并不做计算,因此实际的结果为 3+3*3+3=15
    //想要避免这个问题,只需要修改如下:
    #define Square(x) ((x)*(x))

    ———————— 宏定义的特点 ————————

    (1)宏名一般用大写,且末尾不加分号。

    (2)宏定义的参数是无类型的,不做语法检查,不做表达式求解,只做替换。

    (3)宏定义通常在文件的最开头,可以使用

    #undef 宏名

    命令终止宏定义的作用域。

    (4)宏定义可以嵌套,但字符串” “中永远不包含宏。

    (5)宏展开使源程序变长,函数调用不会;宏展开不占运行时间,只占编译时间,函数调用占运行时间(分配内存、保留现场、值传递、返回值)。

    (6)函数调用在编译后程序运行时进行,并且分配内存。宏替换在编译前进行,不分配内存。

    (7)使用宏可提高程序的通用性和易读性,减少不一致性,减少输入错误和便于修改。例如:数组大小常用宏定义,常量pi常用宏定义。

    —————— define中的三个特殊符号:##,#,#@ ——————

    /*x连接y,例如:int n = Conn(123,456); 结果就是n=123456;char* str = Conn("asdf", "adf"); /*结果就是 str = "asdfadf";*/
    #define Conn(x,y) x##y
    
    /*给x加上单引号,结果返回是一个const char。例如:char a = ToChar(1);结果就是a='1';做个越界试验char a = ToChar(123);结果就错了;但是如果你的参数超过四个字符,编译器就给给你报错了!error C2015: too many characters in constant   :P */
    
    #define ToChar(x) #@x
    
    
    // x加双引号,例如:char* str = ToString(123132);就成了str="123132";
    #define ToString(x) #x

    ———————— 常用宏定义 ————————

    (1) 防止一个头文件被重复包含

    #ifndef BODYDEF_H 
    
    #define BODYDEF_H 
    
     //头文件内容 
    #endif

    (2) 得到指定地址上的一个字节或字

    #define MEM_B( x ) ( *( (byte *) (x) ) ) 
    
    #define MEM_W( x ) ( *( (word *) (x) ) )
    
    //例如:
    int bTest = 0x123456;
    
    byte m = MEM_B((&bTest));/*m=0x56*/
    int n = MEM_W((&bTest));/*n=0x3456*/

    (3) 得到一个field在结构体(struct)中的偏移量

    #define OFFSETOF( type, field ) ( (size_t) &(( type *) 0)-> field )

    (4) 得到一个结构体中field所占用的字节数

    #define FSIZ( type, field ) sizeof( ((type *) 0)->field )

    (5) 得到一个变量的地址(word宽度)

    #define B_PTR( var ) ( (byte *) (void *) &(var) ) 
    
    #define W_PTR( var ) ( (word *) (void *) &(var) )

    (6) 将一个字母转换为大写

    #define UPCASE( c ) ( ((c) >= ''a'' && (c) <= ''z'') ? ((c) - 0x20) : (c) )

    (7) 防止溢出的一个方法

    #define INC_SAT( val ) (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val))

    (8) 返回数组元素的个数

    #define ARR_SIZE( a ) ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) )

    (9) 使用一些宏跟踪调试

    ANSI标准说明了五个预定义的宏名。它们是:

    __LINE__:在源代码中插入当前源代码行号;

    __FILE__:在源文件中插入当前源文件名;

    __DATE__:在源文件中插入当前的编译日期

    __TIME__:在源文件中插入当前编译时间;

    __STDC__:当要求程序严格遵循ANSI C标准时该标识被赋值为1;

    __cplusplus:当编写C++程序时该标识符被定义

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  • AT&T 格式Linux 汇编语法格式

    千次阅读 2006-11-16 20:24:00
    Linux下AT&T汇编语法格式简介2006年11月10日 星期五 下午 01:28 一、AT&T 格式Linux 汇编语法格式 在 AT&T 汇编格式中,寄存器名要加上 % 作为前缀;而在 Intel 汇编格式
    Linux下AT&T汇编语法格式简介
    2006年11月10日 星期五 下午 01:28
    一、AT&T 格式Linux 汇编语法格式
    1. 在 AT&T 汇编格式中,寄存器名要加上 '%' 作为前缀;而在 Intel 汇编格式中,寄存器名不需要加前缀。例如:
    AT&T 格式
    Intel 格式
    pushl %eax
    push eax
    1. 在 AT&T 汇编格式中,用 '$' 前缀表示一个立即操作数;而在 Intel 汇编格式中,立即数的表示不用带任何前缀。例如:
    AT&T 格式
    Intel 格式
    pushl $1
    push 1
    1. AT&T 和 Intel 格式中的源操作数和目标操作数的位置正好相反。在 Intel 汇编格式中,目标操作数在源操作数的左边;而在 AT&T 汇编格式中,目标操作数在源操作数的右边。例如:
    AT&T 格式
    Intel 格式
    addl $1, %eax
    add eax, 1
    1. 在 AT&T 汇编格式中,操作数的字长由操作符的最后一个字母决定,后缀'b'、'w'、'l'分别表示操作数为字节(byte,8 比特)、字(word,16 比特)和长字(long,32比特);而在 Intel 汇编格式中,操作数的字长是用 "byte ptr" 和 "word ptr" 等前缀来表示的。例如:
    AT&T 格式
    Intel 格式
    movb val, %al
    mov al, byte ptr val
    1. 在 AT&T 汇编格式中,绝对转移和调用指令(jump/call)的操作数前要加上'*'作为前缀,而在 Intel 格式中则不需要。
    2. 远程转移指令和远程子调用指令的操作码,在 AT&T 汇编格式中为 "ljump" 和 "lcall",而在 Intel 汇编格式中则为 "jmp far" 和 "call far",即:
    AT&T 格式
    Intel 格式
    ljump $section, $offset
    jmp far section:offset
    lcall $section, $offset
    call far section:offset
    1. 与之相应的远程返回指令则为:
    AT&T 格式
    Intel 格式
    lret $stack_adjust
    ret far stack_adjust
    1. 在 AT&T 汇编格式中,内存操作数的寻址方式是

    section:disp(base, index, scale)
    1. 而在 Intel 汇编格式中,内存操作数的寻址方式为:

    section:[base + index*scale + disp]
    1. 由于 Linux 工作在保护模式下,用的是 32 位线性地址,所以在计算地址时不用考虑段基址和偏移量,而是采用如下的地址计算方法:

    disp + base + index * scale
    1. 下面是一些内存操作数的例子:
    AT&T 格式
    Intel 格式
    movl -4(%ebp), %eax
    mov eax, [ebp - 4]
    movl array(, %eax, 4), %eax
    mov eax, [eax*4 + array]
    movw array(%ebx, %eax, 4), %cx
    mov cx, [ebx + 4*eax + array]
    movb $4, %fs:(%eax)
    mov fs:eax, 4
    二、Hello World!
    既然所有程序设计语言的第一个例子都是在屏幕上打印一个字符串 "Hello World!",那我们也以这种方式来开始介绍 Linux 下的汇编语言程序设计。
    在 Linux 操作系统中,你有很多办法可以实现在屏幕上显示一个字符串,但最简洁的方式是使用 Linux 内核提供的系统调用。使用这种方法最大的好处是可以直接和操作系统的内核进行通讯,不需要链接诸如 libc 这样的函数库,也不需要使用 ELF 解释器,因而代码尺寸小且执行速度快。
    Linux 是一个运行在保护模式下的 32 位操作系统,采用 flat memory 模式,目前最常用到的是 ELF 格式的二进制代码。一个 ELF 格式的可执行程序通常划分为如下几个部分:.text、.data 和 .bss,其中 .text 是只读的代码区,.data 是可读可写的数据区,而 .bss 则是可读可写且没有初始化的数据区。代码区和数据区在 ELF 中统称为 section,根据实际需要你可以使用其它标准的 section,也可以添加自定义 section,但一个 ELF 可执行程序至少应该有一个 .text 部分。下面给出我们的第一个汇编程序,用的是 AT&T 汇编语言格式:
    例1. AT&T 格式

    #hello.s
    .data                    # 数据段声明
            msg : .string "Hello, world!//n" # 要输出的字符串
            len = . - msg                   # 字串长度
    .text                    # 代码段声明
    .global _start           # 指定入口函数
    _start:                  # 在屏幕上显示一个字符串
            movl $len, %edx  # 参数三:字符串长度
            movl $msg, %ecx  # 参数二:要显示的字符串
            movl $1, %ebx    # 参数一:文件描述符(stdout)
            movl $4, %eax    # 系统调用号(sys_write)
            int  $0x80       # 调用内核功能
                             # 退出程序
            movl $0,%ebx     # 参数一:退出代码
            movl $1,%eax     # 系统调用号(sys_exit)
            int  $0x80       # 调用内核功能
    初次接触到 AT&T 格式的汇编代码时,很多程序员都认为太晦涩难懂了,没有关系,在 Linux 平台上你同样可以使用 Intel 格式来编写汇编程序:
    例2. Intel 格式

    ; hello.asm
    section .data            ; 数据段声明
            msg db "Hello, world!", 0xA     ; 要输出的字符串
            len equ $ - msg                 ; 字串长度
    section .text            ; 代码段声明
    global _start            ; 指定入口函数
    _start:                  ; 在屏幕上显示一个字符串
            mov edx, len     ; 参数三:字符串长度
            mov ecx, msg     ; 参数二:要显示的字符串
            mov ebx, 1       ; 参数一:文件描述符(stdout)
            mov eax, 4       ; 系统调用号(sys_write)
            int 0x80         ; 调用内核功能
                             ; 退出程序
            mov ebx, 0       ; 参数一:退出代码
            mov eax, 1       ; 系统调用号(sys_exit)
            int 0x80         ; 调用内核功能
    上面两个汇编程序采用的语法虽然完全不同,但功能却都是调用 Linux 内核提供的 sys_write 来显示一个字符串,然后再调用 sys_exit 退出程序。在 Linux 内核源文件 include/asm-i386/unistd.h 中,可以找到所有系统调用的定义。
    三、Linux 汇编工具

    Linux 平台下的汇编工具虽然种类很多,但同 DOS/Windows 一样,最基本的仍然是汇编器、连接器和调试器。
    1.汇编器
    汇编器(assembler)的作用是将用汇编语言编写的源程序转换成二进制形式的目标代码。Linux 平台的标准汇编器是 GAS,它是 GCC 所依赖的后台汇编工具,通常包含在 binutils 软件包中。GAS 使用标准的 AT&T 汇编语法,可以用来汇编用 AT&T 格式编写的程序:

    [xiaowp@gary code]$ as -o hello.o hello.s
    Linux 平台上另一个经常用到的汇编器是 NASM,它提供了很好的宏指令功能,并能够支持相当多的目标代码格式,包括 bin、a.out、coff、elf、rdf 等。NASM 采用的是人工编写的语法分析器,因而执行速度要比 GAS 快很多,更重要的是它使用的是 Intel 汇编语法,可以用来编译用 Intel 语法格式编写的汇编程序:

    [xiaowp@gary code]$ nasm -f elf hello.asm
    2.链接器
    由汇编器产生的目标代码是不能直接在计算机上运行的,它必须经过链接器的处理才能生成可执行代码。链接器通常用来将多个目标代码连接成一个可执行代码,这样可以先将整个程序分成几个模块来单独开发,然后才将它们组合(链接)成一个应用程序。 Linux 使用 ld 作为标准的链接程序,它同样也包含在 binutils 软件包中。汇编程序在成功通过 GAS 或 NASM 的编译并生成目标代码后,就可以使用 ld 将其链接成可执行程序了:

    [xiaowp@gary code]$ ld -s -o hello hello.o
    3.调试器
    有人说程序不是编出来而是调出来的,足见调试在软件开发中的重要作用,在用汇编语言编写程序时尤其如此。Linux 下调试汇编代码既可以用 GDB、DDD 这类通用的调试器,也可以使用专门用来调试汇编代码的 ALD(Assembly Language Debugger)。
    从调试的角度来看,使用 GAS 的好处是可以在生成的目标代码中包含符号表(symbol table),这样就可以使用 GDB 和 DDD 来进行源码级的调试了。要在生成的可执行程序中包含符号表,可以采用下面的方式进行编译和链接:

    [xiaowp@gary code]$ as --gstabs -o hello.o hello.s
    [xiaowp@gary code]$ ld -o hello hello.o
    执行 as 命令时带上参数 --gstabs 可以告诉汇编器在生成的目标代码中加上符号表,同时需要注意的是,在用 ld 命令进行链接时不要加上 -s 参数,否则目标代码中的符号表在链接时将被删去。
    汇编程序员通常面对的都是一些比较苛刻的软硬件环境,短小精悍的ALD可能更能符合实际的需要,因此下面主要介绍一下如何用ALD来调试汇编程序。首先在命令行方式下执行ald命令来启动调试器,该命令的参数是将要被调试的可执行程序:

    [xiaowp@gary doc]$ ald hello
    Assembly Language Debugger 0.1.3
    Copyright (C) 2000-2002 Patrick Alken
    hell ELF Intel 80386 (32 bit), LSB, Executable, Version 1 (current)
    Loading debugging symbols...(15 symbols loaded)
    ald>
    当 ALD 的提示符出现之后,用 disassemble 命令对代码段进行反汇编:

    ald> disassemble -s .text
    Disassembling section .text (0x08048074 - 0x08048096)
    08048074 BA0F000000 mov edx, 0xf
    08048079 B998900408 mov ecx, 0x8049098
    0804807E BB01000000 mov ebx, 0x1
    08048083 B804000000 mov eax, 0x4
    08048088 CD80 int 0x80
    0804808A BB00000000 mov ebx, 0x0
    0804808F B801000000 mov eax, 0x1
    08048094 CD80 int 0x80
    上述输出信息的第一列是指令对应的地址码,利用它可以设置在程序执行时的断点:

    ald> break 0x08048088
    Breakpoint 1 set for 0x08048088
    断点设置好后,使用 run 命令开始执行程序。ALD 在遇到断点时将自动暂停程序的运行,同时会显示所有寄存器的当前值:

    ald> run
    Starting program: hello
    Breakpoint 1 encountered at 0x08048088
    eax = 0x00000004 ebx = 0x00000001 ecx = 0x08049098 edx = 0x0000000F
    esp = 0xBFFFF6C0 ebp = 0x00000000 esi = 0x00000000 edi = 0x00000000
    ds = 0x0000002B es = 0x0000002B fs = 0x00000000 gs = 0x00000000
    ss = 0x0000002B cs = 0x00000023 eip = 0x08048088 eflags = 0x00000246
    Flags: PF ZF IF
    08048088 CD80 int 0x80
    如果需要对汇编代码进行单步调试,可以使用 next 命令:

    ald> next
    Hello, world!
    eax = 0x0000000F ebx = 0x00000000 ecx = 0x08049098 edx = 0x0000000F
    esp = 0xBFFFF6C0 ebp = 0x00000000 esi = 0x00000000 edi = 0x00000000
    ds = 0x0000002B es = 0x0000002B fs = 0x00000000 gs = 0x00000000
    ss = 0x0000002B cs = 0x00000023 eip = 0x0804808F eflags = 0x00000346
    Flags: PF ZF TF IF
    0804808F B801000000 mov eax, 0x1
    若想获得 ALD 支持的所有调试命令的详细列表,可以使用 help 命令:

    ald> help
    Commands may be abbreviated.
    If a blank command is entered, the last command is repeated.
    Type `help <command>'' for more specific information on <command>.
    General commands
    attach clear continue detach disassemble
    enter examine file help load
    next quit register run set
    step unload window write
    Breakpoint related commands
    break delete disable enable ignore
    lbreak tbreak
    即便是最简单的汇编程序,也难免要用到诸如输入、输出以及退出等操作,而要进行这些操作则需要调用操作系统所提供的服务,也就是系统调用。除非你的程序只完成加减乘除等数学运算,否则将很难避免使用系统调用,事实上除了系统调用不同之外,各种操作系统的汇编编程往往都是很类似的。
    在 Linux 平台下有两种方式来使用系统调用:利用封装后的 C 库(libc)或者通过汇编直接调用。其中通过汇编语言来直接调用系统调用,是最高效地使用 Linux 内核服务的方法,因为最终生成的程序不需要与任何库进行链接,而是直接和内核通信。
    和 DOS 一样,Linux 下的系统调用也是通过中断(int 0x80)来实现的。在执行 int 80 指令时,寄存器 eax 中存放的是系统调用的功能号,而传给系统调用的参数则必须按顺序放到寄存器 ebx,ecx,edx,esi,edi 中,当系统调用完成之后,返回值可以在寄存器 eax 中获得。
    所有的系统调用功能号都可以在文件 /usr/include/bits/syscall.h 中找到,为了便于使用,它们是用 SYS_<name> 这样的宏来定义的,如 SYS_write、SYS_exit 等。例如,经常用到的 write 函数是如下定义的:

    ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
    该函数的功能最终是通过 SYS_write 这一系统调用来实现的。根据上面的约定,参数 fb、buf 和 count 分别存在寄存器 ebx、ecx 和 edx 中,而系统调用号 SYS_write 则放在寄存器 eax 中,当 int 0x80 指令执行完毕后,返回值可以从寄存器 eax 中获得。
    或许你已经发现,在进行系统调用时至多只有 5 个寄存器能够用来保存参数,难道所有系统调用的参数个数都不超过 5 吗?当然不是,例如 mmap 函数就有 6 个参数,这些参数最后都需要传递给系统调用 SYS_mmap:

    void * mmap(void *start, size_t length, int prot , int flags, int fd, off_t offset);c
    当一个系统调用所需的参数个数大于 5 时,执行int 0x80 指令时仍需将系统调用功能号保存在寄存器 eax 中,所不同的只是全部参数应该依次放在一块连续的内存区域里,同时在寄存器 ebx 中保存指向该内存区域的指针。系统调用完成之后,返回值仍将保存在寄存器 eax 中。
    由于只是需要一块连续的内存区域来保存系统调用的参数,因此完全可以像普通的函数调用一样使用栈(stack)来传递系统调用所需的参数。但要注意一点, Linux 采用的是 C 语言的调用模式,这就意味着所有参数必须以相反的顺序进栈,即最后一个参数先入栈,而第一个参数则最后入栈。如果采用栈来传递系统调用所需的参数,在执行 int 0x80 指令时还应该将栈指针的当前值复制到寄存器 ebx中。
    在 Linux 操作系统中,当一个可执行程序通过命令行启动时,其所需的参数将被保存到栈中:首先是 argc,然后是指向各个命令行参数的指针数组 argv,最后是指向环境变量的指针数据 envp。在编写汇编语言程序时,很多时候需要对这些参数进行处理,下面的代码示范了如何在汇编代码中进行命令行参数的处理:
    例3. 处理命令行参数

    # args.s
    .text
    .globl _start
    _start:
    popl %ecx # argc
    vnext:
    popl %ecx # argv
    test %ecx, %ecx # 空指针表明结束
    jz exit
    movl %ecx, %ebx
    xorl %edx, %edx
    strlen:
    movb (%ebx), %al
    inc %edx
    inc %ebx
    test %al, %al
    jnz strlen
    movb $10, -1(%ebx)
    movl $4, %eax # 系统调用号(sys_write)
    movl $1, %ebx # 文件描述符(stdout)
    int $0x80
    jmp vnext
    exit: movl $1,%eax # 系统调用号(sys_exit)
    xorl %ebx, %ebx # 退出代码
    int $0x80
    ret


    六、GCC 内联汇编

    用汇编编写的程序虽然运行速度快,但开发速度非常慢,效率也很低。如果只是想对关键代码段进行优化,或许更好的办法是将汇编指令嵌入到 C 语言程序中,从而充分利用高级语言和汇编语言各自的特点。但一般来讲,在 C 代码中嵌入汇编语句要比"纯粹"的汇编语言代码复杂得多,因为需要解决如何分配寄存器,以及如何与C代码中的变量相结合等问题。
    GCC 提供了很好的内联汇编支持,最基本的格式是:

    __asm__("asm statements");
    例如:

    __asm__("nop");
    如果需要同时执行多条汇编语句,则应该用"//n//t"将各个语句分隔开,例如:

    __asm__( "pushl %%eax //n//t"
    "movl $0, %%eax //n//t"
    "popl %eax");
    通常嵌入到 C 代码中的汇编语句很难做到与其它部分没有任何关系,因此更多时候需要用到完整的内联汇编格式:

    __asm__("asm statements" : outputs : inputs : registers-modified);
    插入到 C 代码中的汇编语句是以":"分隔的四个部分,其中第一部分就是汇编代码本身,通常称为指令部,其格式和在汇编语言中使用的格式基本相同。指令部分是必须的,而其它部分则可以根据实际情况而省略。
    在将汇编语句嵌入到C代码中时,操作数如何与C代码中的变量相结合是个很大的问题。GCC采用如下方法来解决这个问题:程序员提供具体的指令,而对寄存器的使用则只需给出"样板"和约束条件就可以了,具体如何将寄存器与变量结合起来完全由GCC和GAS来负责。
    在GCC 内联汇编语句的指令部中,加上前缀''%''的数字(如%0,%1)表示的就是需要使用寄存器的"样板"操作数。指令部中使用了几个样板操作数,就表明有几个变量需要与寄存器相结合,这样GCC和GAS在编译和汇编时会根据后面给定的约束条件进行恰当的处理。由于样板操作数也使用'' %''作为前缀,因此在涉及到具体的寄存器时,寄存器名前面应该加上两个''%'',以免产生混淆。
    紧跟在指令部后面的是输出部,是规定输出变量如何与样板操作数进行结合的条件,每个条件称为一个"约束",必要时可以包含多个约束,相互之间用逗号分隔开就可以了。每个输出约束都以''=''号开始,然后紧跟一个对操作数类型进行说明的字后,最后是如何与变量相结合的约束。凡是与输出部中说明的操作数相结合的寄存器或操作数本身,在执行完嵌入的汇编代码后均不保留执行之前的内容,这是GCC在调度寄存器时所使用的依据。
    输出部后面是输入部,输入约束的格式和输出约束相似,但不带''=''号。如果一个输入约束要求使用寄存器,则GCC在预处理时就会为之分配一个寄存器,并插入必要的指令将操作数装入该寄存器。与输入部中说明的操作数结合的寄存器或操作数本身,在执行完嵌入的汇编代码后也不保留执行之前的内容。
    有时在进行某些操作时,除了要用到进行数据输入和输出的寄存器外,还要使用多个寄存器来保存中间计算结果,这样就难免会破坏原有寄存器的内容。在GCC内联汇编格式中的最后一个部分中,可以对将产生副作用的寄存器进行说明,以便GCC能够采用相应的措施。
    下面是一个内联汇编的简单例子:
    例4.内联汇编

    /* inline.c */
    int main()
    {
    int a = 10, b = 0;
    __asm__ __volatile__("movl %1, %%eax;//n//r"
    "movl %%eax, %0;"
    :"=r"(b) /* 输出 */
    :"r"(a) /* 输入 */
    :"%eax"); /* 不受影响的寄存器 */
    printf("Result: %d, %d//n", a, b);
    }
    上面的程序完成将变量a的值赋予变量b,有几点需要说明:
    • 变量b是输出操作数,通过%0来引用,而变量a是输入操作数,通过%1来引用。
    • 输入操作数和输出操作数都使用r进行约束,表示将变量a和变量b存储在寄存器中。输入约束和输出约束的不同点在于输出约束多一个约束修饰符''=''。
    • 在内联汇编语句中使用寄存器eax时,寄存器名前应该加两个''%'',即%%eax。内联汇编中使用%0、%1等来标识变量,任何只带一个''%''的标识符都看成是操作数,而不是寄存器。
    • 内联汇编语句的最后一个部分告诉GCC它将改变寄存器eax中的值,GCC在处理时不应使用该寄存器来存储任何其它的值。
    • 由于变量b被指定成输出操作数,当内联汇编语句执行完毕后,它所保存的值将被更新。
    在内联汇编中用到的操作数从输出部的第一个约束开始编号,序号从0开始,每个约束记数一次,指令部要引用这些操作数时,只需在序号前加上''%''作为前缀就可以了。需要注意的是,内联汇编语句的指令部在引用一个操作数时总是将其作为32位的长字使用,但实际情况可能需要的是字或字节,因此应该在约束中指明正确的限定符:
    限定符
    意义
    "m"、"v"、"o"
    内存单元
    "r"
    任何寄存器
    "q"
    寄存器eax、ebx、ecx、edx之一
    "i"、"h"
    直接操作数
    "E"和"F"
    浮点数
    "g"
    任意
    "a"、"b"、"c"、"d"
    分别表示寄存器eax、ebx、ecx和edx
    "S"和"D"
    寄存器esi、edi
    "I"
    常数(0至31)
     
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  • C语言定义

    千次阅读 2013-05-24 11:10:39
    简单的定义有如下格式: [#define指令(简单的)] #define 标识符替换列表 替换列表是一系列的C语言记号,包括标识符、关键字、数、字符常量、字符串字面量、运算符和标点符号。当预处理器遇到一个...

    1. 简单宏定义

    简单的宏定义有如下格式:

    [#define指令(简单的宏)]  #define  标识符替换列表

    替换列表是一系列的C语言记号,包括标识符、关键字、数、字符常量、字符串字面量、运算符和标点符号。当预处理器遇到一个宏定义时,会做一个 “标识符”代表“替换列表”的记录。在文件后面的内容中,不管标识符在任何位置出现,预处理器都会用替换列表代替它。

    不要在宏定义中放置任何额外的符号,否则它们会被作为替换列表的一部分。一种常见的错误是在宏定义中使用 = :

    1. #define N = 100       /*** WRONG ***/  
    2. int a[N];            /* 会成为 int a[= 100]; */  

    在上面的例子中,我们(错误地)把N定义成一对记号(= 和100)。

    在宏定义的末尾使用分号结尾是另一个常见错误:

    1. #define N 100;       /*** WRONG ***/  
    2. int a[N];            /*    become int a[100;]; */  

    这里N被定义为100和;两个记号。

    在一个宏定义中,编译器可以检测到绝大多数由多余符号所导致的错误。但不幸的是,编译器会将每一处使用这个宏的地方标为错误,而不会直接找到错误的根源——宏定义本身,因为宏定义已经被预处理器删除了。

    简单的宏主要用来定义那些被Kernighan和Ritchie称为“明示常量”(manifest constant)的东西。使用宏,我们可以给数值、字符和字符串命名。

    1. #define STE_LEN 80  
    2.   
    3. #defineTRUE     1  
    4.   
    5. #defineFALSE    0  
    6.   
    7. #definePI        3.14159  
    8.   
    9. #defineCR        '\r'  
    10.   
    11. #defineEOS       '\0'  

    使用#define来为常量命名有许多显著的优点:

    1) 、 程序会更易读。一个认真选择的名字可以帮助读者理解常量的意义。否则,程序将包含大量的“魔法数”,使读者难以理解。

    2) 、 程序会更易于修改。我们仅需要改变一个宏定义,就可以改变整个程序中出现的所有该常量的值。“硬编码的”常量会更难于修改,特别是有时候当他们以稍微不同的形式出现时。(例如,如果一个程序包含一个长度为100的数组,它可能会包含一个从0到99的循环。如果我们只是试图找到所有程序中出现的100,那么就会漏掉99。)

    3) 、可以帮助避免前后不一致或键盘输入错误。假如数值常量3.14159在程序中大量出现,它可能会被意外地写成3.1416或3.14195。

    虽然简单的宏常用于定义常量名,但是它们还有其他应用。

    4) 、可以对C语法做小的修改。实际上,我们可以通过定义宏的方式给C语言符号添加别名,从而改变C语言的语法。例如,对于习惯使用Pascal的begin和end(而不是C语言的{和})的程序员,可以定义下面的宏:

    1. #define BEGIN  {  
    2.   
    3. #define END    }  

    我们甚至可以发明自己的语言。例如,我们可以创建一个LOOP“语句”,来实现一个无限循环:

    #define LOOP   for (;;)

    当然,改变C语言的语法通常不是个好主意,因为它会使程序很难被其他程序员所理解。

    5) 、对类型重命名。在5.2节中,我们通过重命名int创建了一个Boolean类型:

    1. #define BOOL int  

    虽然有些程序员会使用宏定义的方式来实现此目的,但类型定义(7.6节)仍然是定义新类型的最佳方法。

    6) 、控制条件编译。如将在14.4节中看到的那样,宏在控制条件编译中起重要的作用。例如,在程序中出现的宏定义可能表明需要将程序在“调试模式”下进行编译,来使用额外的语句输出调试信息:

    1. #define DEBUG  

    这里顺便提一下,如上面的例子所示,宏定义中的替换列表为空是合法的。

    当宏作为常量使用时,C程序员习惯在名字中只使用大写字母。但是并没有如何将用于其他目的的宏大写的统一做法。由于宏(特别是带参数的宏)可能是程序中错误的来源,所以一些程序员更喜欢使用大写字母来引起注意。其他人则倾向于小写,即按照Kernighan和Ritchie编写的The C Programming Language一书中的样式。

    2. 带参数的宏

    带参数的宏定义有如下格式:

    [#define指令—带参数的宏]  #define 标识符(x1x2,…,xn)替换列表

    其中x1x2,…,xn是标识符(宏的参数)。这些参数可以在替换列表中根据需要出现任意次。

    在宏的名字和左括号之间必须没有空格。如果有空格,预处理器会认为是在定义一个简单的宏,其中(x1,x2,…,xn)是替换列表的一部分。

    当预处理器遇到一个带参数的宏,会将定义存储起来以便后面使用。在后面的程序中,如果任何地方出现了标识符(y1,y2,…,yn)格式的宏调用(其中y1,y2,…,yn是一系列标记),预处理器会使用替换列表替代,并使用y1替换x1y2替换x2,依此类推。

    例如,假定我们定义了如下的宏:

    1. #define MAX(x,y)    ((x)>(y) ? (x) :(y))  
    2.   
    3. #define IS_EVEN(n)   ((n)%2==0)  

    现在如果后面的程序中有如下语句:

    1. i = MAX(j+k, m-n);  
    2.   
    3. if (IS_EVEN(i)) i++;  

    预处理器会将这些行替换为

    1. i = ((j+k)>(m-n)?(j+k):(m-n));  
    2. if (((i)%2==0)) i++;  

    如这个例子所显示的,带参数的宏经常用来作为一些简单的函数使用。MAX类似一个从两个值中选取较大的值的函数。IS_EVEN则类似于另一种函数,该函数当参数为偶数时返回1,否则返回0。

    下面的例子是一个更复杂的宏:

    1. #define TOUPPER(c)('a'<=(c)&&(c)<='z'?(c)-'a'+'A':(c))  

    这个宏检测一个字符c是否在'a'与'z'之间。如果在的话,这个宏会用'c'减去'a'再加上'A',来计算出c所对应的大写字母。如果c不在这个范围,就保留原来的c。像这样的字符处理的宏非常有用,所以C语言库在<ctype.h>(23.4节)中提供了大量的类似的宏。其中之一就是toupper,与我们上面的TOUPPER例子作用一致(但会更高效,可移植性也更好)。

    带参数的宏可以包含空的参数列表,如下例所示:

    1. #define getchar() getc(stdin)  

    空的参数列表不是一定确实需要,但可以使getchar更像一个函数。(没错,这就是<stdio.h>中的getchar,getchar的确就是个宏,不是函数——虽然它的功能像个函数。)

              使用带参数的宏替代实际的函数的优点

    1) 、  程序可能会稍微快些。一个函数调用在执行时通常会有些额外开销——存储上下文信息、复制参数的值等。而一个宏的调用则没有这些运行开销。

    2) 、 宏会更“通用”。与函数的参数不同,宏的参数没有类型。因此,只要预处理后的程序依然是合法的,宏可以接受任何类型的参数。例如,我们可以使用MAX宏从两个数中选出较大的一个,数的类型可以是int,long int,float,double等等。

            但是带参数的宏也有一些缺点。

    1) 、 编译后的代码通常会变大。每一处宏调用都会导致插入宏的替换列表,由此导致程序的源代码增加(因此编译后的代码变大)。宏使用得越频繁,这种效果就越明显。当宏调用嵌套时,这个问题会相互叠加从而使程序更加复杂。思考一下,如果我们用MAX宏来找出3个数中最大的数会怎样?

    1. n = MAX(i, MAX(j,k));  

    下面是预处理后的这条语句:

    1. n=((i)>(((j)>(k)?(j):(k)))?(i):(((j)>(k)?(j):(k))));  

    2) 、宏参数没有类型检查。当一个函数被调用时,编译器会检查每一个参数来确认它们是否是正确的类型。如果不是,或者将参数转换成正确的类型,或者由编译器产生一个出错信息。预处理器不会检查宏参数的类型,也不会进行类型转换。

    3) 、无法用一个指针来指向一个宏。如在17.7节中将看到的,C语言允许指针指向函数。这一概念在特定的编程条件下非常有用。宏会在预处理过程中被删除,所以不存在类似的“指向宏的指针”。因此,宏不能用于处理这些情况。

    4) 、宏可能会不止一次地计算它的参数。函数对它的参数只会计算一次,而宏可能会计算两次甚至更多次。如果参数有副作用,多次计算参数的值可能会产生意外的结果。考虑下面的例子,其中MAX的一个参数有副作用:

    1. n = MAX(i++, j);  

    下面是这条语句在预处理之后的结果:

    1. n =((i++)>(j)?(i++):(j));  

    如果i大于j,那么i可能会被(错误地)增加了两次,同时n可能被赋予了错误的值。

    由于多次计算宏的参数而导致的错误可能非常难于发现,因为宏调用和函数调用看起来是一样的。更糟糕的是,这类宏可能在大多数情况下正常工作,仅在特定参数有副作用时失效。为了自保护,最好避免使用带有副作用的参数。

    带参数的宏不仅适用于模拟函数调用。他们特别经常被作为模板,来处理我们经常要重复书写的代码段。如果我们已经写烦了语句

    1. printf("%d"\n, x);  

    因为每次要显示一个整数x都要使用它。我们可以定义下面的宏,使显示整数变得简单些:

    1. #define PRINT_INT(x)    printf("%d\n", x)  

    一旦定义了PRINT_INT,预处理器会将这行

    1. PRINT_INT(i/j);  
    2. //转换为  
    3. printf("%d\n", i/j);  

    3. #运算符

           宏定义可以包含两个运算符:#和##。编译器不会识别这两种运算符相反,它们会在预处理时被执行

    #运算符将一个宏的参数转换为字符串字面量(字符串字面量(string literal)是指双引号引住的一系列字符,双引号中可以没有字符,可以只有一个字符,也可以有很多个字符),, 简单说就是在对它所引用的宏变量通过替换后在其左右各加上一个双引号. 它仅允许出现在带参数的宏的替换列表中。(一些C程序员将#操作理解为“stringization(字符串化)”;其他人则认为这实在是对英语的滥用。)用比较官方的话说就是将语言符号(Token)转化为字符串。

            #运算符有大量的用途,这里只来讨论其中的一种。假设我们决定在调试过程中使用PRINT_INT宏作为一个便捷的方法,来输出一个整型变量或表达式的值。#运算符可以使PRINT_INT为每个输出的值添加标签。下面是改进后的PRINT_INT:

    1. #define PRINT_INT(x) printf(#x " = %d\n", x)  

    x之前的#运算符通知预处理器根据PRINT_INT的参数创建一个字符串字面量。因此,调用

    1. PRINT_INT(i/j);  
    2. //会变为  
    3. printf("i/j" " = %d\n", i/j);  

    在C语言中相邻的字符串字面量会被合并,因此上边的语句等价于:

    1. printf("i/j = %d\n", i/j);  

    当程序执行时,printf函数会同时显示表达式i/j和它的值。例如,如果i是11,j是2的话,输出为

    i/j = 5

    TIPI例子:

    1. #define STR(x) #x  
    2.    
    3. int main(int argc char** argv)  
    4. {  
    5.     printf("%s\n", STR(It's a long string)); // 输出 It's a long str  
    6.     return 0;  
    7. }  

    4. ##运算符

             在C语言的宏中,"##"被称为 连接符(concatenator),它是一种预处理运算符, 用来把两个语言符号(Token)组合成单个语言符号。 这里的语言符号不一定是宏的变量。并且双井号不能作为第一个或最后一个元素存在.

    ##运算符可以将两个记号(例如标识符)“粘”在一起,成为一个记号。(无需惊讶,##运算符被称为“记号粘合”。)如果其中一个操作数是宏参数,“粘合”会在当形式参数被相应的实际参数替换后发生。考虑下面的宏:

    如下例子:当MK_ID被调用时(比如MK_ID(1)),预处理器首先使用自变量(这个例子中是1)替换参数n。接着,预处理器将i和1连接成为一个记号(i1)。下面的声明使用MK_ID创建了3个标识符:

    1. #define MK_ID(n) i##n  
    2. int MK_ID(1), MK_ID(2), MK_ID(3);  
    3. //预处理后声明变为:  
    4. int i1, i2, i3;  

            ##运算符不属于预处理器经常使用的特性。实际上,想找到一些使用它的情况是比较困难的。为了找到一个有实际意义的##的应用,我们来重新思考前面提到过的MAX宏。如我们所见,当MAX的参数有副作用时会无法正常工作。一种解决方法是用MAX宏来写一个max函数。遗憾的是,往往一个max函数是不够的。我们可能需要一个实际参数是int值的max函数,还需要参数为float值的max函数,等等。除了实际参数的类型和返回值的类型之外,这些函数都一样。因此,这样定义每一个函数似乎是个很蠢的做法。

             解决的办法是定义一个宏,并使它展开后成为max函数的定义。宏会有唯一的参数type,它表示形式参数和返回值的类型。这里还有个问题,如果我们是用宏来创建多个max函数,程序将无法编译。(C语言不允许在同一文件中出现两个同名的函数。)为了解决这个问题,我们是用##运算符为每个版本的max函数构造不同的名字。下面的例子:请注意宏的定义中是如何将type和_max相连来形成新函数名的。假如我们需要一个针对float值的max函数。

    1. #define GENERIC_MAX (type)           \  
    2. type type##_max(type x,  type y)    \  
    3. {                                      \  
    4.   return x > y ? x :y;              \  
    5. }  
    6. GENERIC_MAX(float)  

    //预处理器会将这行展开为下面的代码:
    float float_max(float x, float y) { return x > y ? x :y; }

    再如:

    1. #define PHP_FUNCTION            ZEND_FUNCTION  
    2. #define ZEND_FUNCTION(name)             ZEND_NAMED_FUNCTION(ZEND_FN(name))  
    3. #define ZEND_FN(name) zif_##name  
    4. #define ZEND_NAMED_FUNCTION(name)       void name(INTERNAL_FUNCTION_PARAMETERS)  
    5. #define INTERNAL_FUNCTION_PARAMETERS int ht, zval *return_value, zval **return_value_ptr, \  
    6. zval *this_ptr, int return_value_used TSRMLS_DC  
    7.    
    8. PHP_FUNCTION(count);  

    //  预处理器处理以后, PHP_FUCNTION(count);就展开为如下代码
    1. void zif_count(int ht, zval *return_value, zval **return_value_ptr,  
    2.         zval *this_ptr, int return_value_used TSRMLS_DC)  

    宏ZEND_FN(name)中有一个"##",它的作用一如之前所说,是一个连接符,将zif和宏的变量name的值连接起来。 以这种连接的方式以基础,多次使用这种宏形式,可以将它当作一个代码生成器,这样可以在一定程度上减少代码密度, 我们也可以将它理解为一种代码重用的手段,间接地减少不小心所造成的错误。

    5. 宏的通用属性

    现在我们已经讨论过简单的宏和带参数的宏了,我们来看一下它们都需要遵守的规则。
    1) 、宏的替换列表可以包含对另一个宏的调用。例如,我们可以用宏PI来定义宏TWO_PI:
    #definePI      3.14159
    #defineTWO_PI  (2*PI)
    当预处理器在后面的程序中遇到TWO_PI时,会将它替换成(2*PI)。接着,预处理器会重新检查替换列表,看它是否包含其他宏的调用(在这个例子中,调用了宏PI)。预处理器会不断重新检查替换列表,直到将所有的宏名字都替换掉为止。


    2) 、预处理器只会替换完整的记号,而不会替换记号的片断。因此,预处理器会忽略嵌在标识符名、字符常量、字符串字面量之中的宏名。例如,假设程序含有如下代码行:

    1. #define SIZE 256  
    2. int BUFFER_SIZE;  
    3. if (BUFFER_SIZE> SIZE)  
    4.    puts("Error : SIZEexceeded");  
    5. //预处理后,这些代码行会变为:  
    6. int BUFFER_SIZE;  
    7. if (BUFFER_SIZE> 256)  
    8.   puts("Error :SIZEexceeded");  
    标识符BUFFER_ZISE和字符串"Error:SIZE exceeded"没有被预处理影响,虽然它们都包含SIZE。

    3) 、一个宏定义的作用范围通常到出现这个宏的文件末尾。由于宏是由预处理器处理的,他们不遵从通常的范围规则。一个定义在函数中的宏并不是仅在函数内起作用,而是作用到文件末尾。

    4) 、宏不可以被定义两遍,除非新的定义与旧的定义是一样的。小的间隔上的差异是允许的,但是宏的替换列表(和参数,如果有的话)中的记号都必须一致。

    5) 、宏可以使用#undef指令“取消定义”。#undef指令有如下形式:
    [#undef指令]  #undef  标识符 
    其中标识符是一个宏名。例如,指令
    #undef N
    会删除宏N当前的定义。(如果N没有被定义成一个宏,#undef指令没有任何作用。)#undef指令的一个用途是取消一个宏的现有定义,以便于重新给出新的定义。

    6. 宏定义中圆括号

        在我们前面定义的宏的替换列表中有大量的圆括号。确实需要它们吗?答案是绝对需要。如果我们少用几个圆括号,宏可能有时会得到意料之外的——而且是不希望有的结果。对于在一个宏定义中哪里要加圆括号有两条规则要遵守:

    首先,如果宏的替换列表中有运算符,那么始终要将替换列表放在括号中:

    #define TWO_PI (2*3.14159)
    其次,如果宏有参数,每次参数在替换列表中出现时都要放在圆括号中:
    #define SCALE(x) ((x)*10)

    没有括号的话,我们将无法确保编译器会将替换列表和参数作为完整的表达式。编译器可能会不按我们期望的方式应用运算符的优先级和结合性规则。

    为了展示为替换列表添加圆括号的重要性,考虑下面的宏定义,其中的替换列表没有添加圆括号:
    #define TWO_PI 2*3.14159
      /* 需要给替换列表加圆括号 */
    在预处理时,语句
    conversion_factor = 360/TWO_PI;
    //变为
    conversion_factor = 360/2*3.14159;
    除法会在乘法之前执行,产生的结果并不是期望的结果。
    当宏有参数时,仅给替换列表添加圆括号是不够的。参数的每一次出现都要添加圆括号。例如,假设SCALE定义如下:
    #define SCALE(x) (x*10)   /* 需要给x添加括号 */
    在预处理过程中,语句
    j = SCALE(i+1);
    变为
    j = (i+1*10);
    由于乘法的优先级比加法高,这条语句等价于
    j = i+10;
    当然,我们希望的是
    j = (i+1)*10;

    在宏定义中缺少圆括号会导致C语言中最让人讨厌的错误。程序通常仍然可以编译通过,而且宏似乎也可以工作,仅在少数情况下会出错。

    7. 创建较长的宏

    1. 较长的宏中的逗号运算符

          在创建较长的宏时,逗号运算符会十分有用。特别是可以使用逗号运算符来使替换列表包含一系列表达式。例如,下面的宏会读入一个字符串,再把字符串显示出来:

    #define ECHO(s) (get(s), puts(s))

          gets函数和puts函数的调用都是表达式,因此使用逗号运算符连接它们是合法的。我们甚至可以把ECHO宏当作一个函数来使用:
    ECHO(str);   /* 替换为 (gets(str), puts(str)); */
    除了使用逗号运算符,我们也许还可以将gets函数和puts函数的调用放在大括号中形成复合语句:
    #define ECHO(s)  { gets(s);  puts(s);  }
    遗憾的是,这种方式并不奏效。假如我们将ECHO宏用于下面的if语句:
    1. if (echo_flag)  
    2.   ECHO(str);  
    3. else  
    4.   gets(str);  
    5. //将ECHO宏替换会得到下面的结果:  
    6. if (echo_flag)  
    7.   { gets(str); puts(str);  };  
    8. else  
    9.   gets(str);  

    编译器会将头两行作为完整的if语句:
    1. if (echo_flag)  
    2.   { gets(str);  puts(str);  }  

            编译器会将跟在后面的分号作为空语句,并且对else子句产生出错信息,因为它不属于任何if语句。我们可以通过记住永远不要在ECHO宏后面加分号来解决这个问题。但是这样做会使程序看起来有些怪异。逗号运算符可以解决ECHO宏的问题,但并不能解决所有宏的问题。假如一个宏需要包含一系列的语句,而不仅仅是一系列的表达式,这时逗号运算符就起不到帮助的作用了。因为它只能连接表达式,不能连接语句。解决的方法是将语句放在do循环中,并将条件设置为假:

    2. 宏定义中的do-while循环do 

    do循环必须始终随跟着一个分号,因此我们不会遇到在if语句中使用宏那样的问题了。为了看到这个技巧(嗯,应该说是技术)的实际作用,让我们将它用于ECHO宏中:
    1. #define ECHO(s)       \  
    2.       do{           \  
    3.            gets (s) ;      \  
    4.            puts (s) ;      \  
    5.       } while  (0)  
    当使用ECHO宏时,一定要加分号:
    ECHO(str);
      /* becomes do {  gets(str); puts(str); } while (0);  */
    为什么在宏定义时需要使用do-while语句呢? 我们知道do-while循环语句是先执行循环体再判断条件是否成立, 所以说至少会执行一次。当使用do{ }while(0)时由于条件肯定为false,代码也肯定只

    执行一次, 肯定只执行一次的代码为什么要放在do-while语句里呢? 这种方式适用于宏定义中存在多语句的情况。 如下所示代码:
    1. #define TEST(a, b)  a++;b++;  
    2.    
    3. if (expr)  
    4.     TEST(a, b);  
    5. else  
    6.     do_else();  
    7. 代码进行预处理后,会变成:  
    8. if (expr)  
    9.     a++;b++;  
    10. else  
    11.     do_else();  

          这样if-else的结构就被破坏了if后面有两个语句,这样是无法编译通过的,那为什么非要do-while而不是简单的用{}括起来呢。 这样也能保证if后面只有一个语句。例如上面的例子,在调用宏TEST的时候后面加了一个分号, 虽然这个分号可有可无, 但是出于习惯我们一般都会写上。 那如果是把宏里的代码用{}括起来,加上最后的那个分号。 还是不能通过编译。 所以一般的多表达式宏定义中都采用do-while(0)的方式。

    3. "空操作"的定义

          了解了do-while循环在宏中的作用,再来看"空操作"的定义。在PHP源码中,由于PHP需要考虑到平台的移植性和不同的系统配置, 所以需要在某些时候把一些宏的操作定义为空操作。例如在sapi\thttpd\thttpd.c

    文件中的VEC_FREE():
    1. #ifdef SERIALIZE_HEADERS  
    2.     # define VEC_FREE() smart_str_free(&vec_str)  
    3. #else  
    4.     # define VEC_FREE() do {} while (0)  
    5. #endif  

    这里涉及到条件编译,在定义了SERIALIZE_HEADERS宏的时候将VEC_FREE()定义为如上的内容,而没有定义时, 不需要做任何操作,所以后面的宏将VEC_FREE()定义为一个空操作,不做任何操作,通

    常这样来保证一致性, 或者充分利用系统提供的功能。
    有时也会使用如下的方式来定义“空操作”,这里的空操作和上面的还是不一样,例如很常见的Debug日志打印宏:
    1. #ifdef DEBUG  
    2. #   define LOG_MSG printf  
    3. #else  
    4. #   define LOG_MSG(...)  
    5. #endif  

    在编译时如果定义了DEBUG则将LOG_MSG当做printf使用,而不需要调试,正式发布时则将LOG_MSG()宏定义为空, 由于宏是在预编译阶段进行处理的,所以上面的宏相当于从代码中删除了。

    上面提到了两种将宏定义为空的定义方式,看上去一样,实际上只要明白了宏都只是简单的代码替换就知道该如何选择了。

    8. 预定义宏

    在C语言中预定义了一些有用的宏,表预定义宏。这些宏主要是提供当前编译的信息。宏__LINE__和__STDC__是整型常量,其他3个宏是字符串字面量。
    表预定义宏:
    __LINE__      被编译的文件的行数
    __FILE__      被编译的文件的名字
    __DATE__    编译的日期(格式"Mmm dd yyyy")
    __TIME__     编译的时间(格式"hh:mm:ss")
    __STDC__   如果编译器接受标准C,那么值为1


    1)、 __DATE__宏和__TIME__宏指明程序编译的时间。例如,假设程序以下面的语句开始:

    printf("Wacky Windows (c) 1996 Wacky Software, Inc.\n");

    printf("Compiled on %s at %s\n", __DATE__,__TIME__);

    每次程序开始执行,程序都会显示下面两行:
    Wacky Windows (c) 1996 Wacky Software, Inc.
    Compiled on Dec 23 1996 at 22:18:48
    这样的信息可以帮助区分同一个程序的不同版本。
    2)、我们可以使用__LINE__宏和__FILE__宏来找到错误。考虑下面这个检测被零除的除法的发生位置的问题。当一个C程序因为被零除而导致中止时,通常没有信息指明哪条除法运算导致错误。下面的宏可以帮助我们查明错误的根源:
    #define CHECK_ZERO(divisor)  \
      if (divisor == 0)  \
        printf("*** Attempt to divide byzero on line %d  "  \
                "of file %s  ***\n",__LINE__, __FILE__)
    CHECK_ZERO宏应该在除法运算前被调用:
    CHECK_ZERO(j);
    k = i / j;
    如果j是0,会显示出如下形式的信息:
    *** Attempt to divide by zero on line 9 of file FOO.c ***
    类似这样的错误检测的宏非常有用。实际上,C语言库提供了一个通用的、用于错误检测的宏——assert宏
     再如:
    #line 838 "Zend/zend_language_scanner.c"

    #line预处理用于改变当前的行号(__LINE__)和文件名(__FILE__)。 如上所示代码,将当前的行号改变为838,文件名Zend/zend_language_scanner.c 它的作用体现在编译器的编写中,我们知道

    编译器对C 源码编译过程中会产生一些中间文件,通过这条指令, 可以保证文件名是固定的,不会被这些中间文件代替,有利于进行调试分析。

     

    9. C语言中常用的宏

    01: 防止一个头文件被重复包含

    #ifndef COMDEF_H
    #define COMDEF_H
    //头文件内容
    #endif
    02: 重新定义一些类型

    防止由于各种平台和编译器的不同,而产生的类型字节数差异,方便移植。

    typedef  unsigned char      boolean;     /* Boolean value type. */
    typedef  unsigned long int  uint32;      /* Unsigned 32 bit value */
    typedef  unsigned short     uint16;      /* Unsigned 16 bit value */
    typedef  unsigned char      uint8;       /* Unsigned 8  bit value */
    typedef  signed long int    int32;       /* Signed 32 bit value */
    typedef  signed short       int16;       /* Signed 16 bit value */
    typedef  signed char        int8;        /* Signed 8  bit value */

    //下面的不建议使用
    typedef  unsigned char     byte;         /* Unsigned 8  bit value type. */
    typedef  unsigned short    word;         /* Unsinged 16 bit value type. */
    typedef  unsigned long     dword;        /* Unsigned 32 bit value type. */
    typedef  unsigned char     uint1;        /* Unsigned 8  bit value type. */
    typedef  unsigned short    uint2;        /* Unsigned 16 bit value type. */
    typedef  unsigned long     uint4;        /* Unsigned 32 bit value type. */
    typedef  signed char       int1;         /* Signed 8  bit value type. */
    typedef  signed short      int2;         /* Signed 16 bit value type. */
    typedef  long int          int4;         /* Signed 32 bit value type. */
    typedef  signed long       sint31;       /* Signed 32 bit value */
    typedef  signed short      sint15;       /* Signed 16 bit value */
    typedef  signed char       sint7;        /* Signed 8  bit value */

    03: 得到指定地址上的一个字节或字
    #define  MEM_B(x) (*((byte *)(x)))
    #define  MEM_W(x) (*((word *)(x)))

    04: 求最大值和最小值

    #define  MAX(x,y) (((x)>(y)) ? (x) : (y))
    #define  MIN(x,y) (((x) < (y)) ? (x) : (y))

    05: 得到一个field在结构体(struct)中的偏移量

    #define FPOS(type,field) ((dword)&((type *)0)->field)

    06: 得到一个结构体中field所占用的字节数
    #define FSIZ(type,field) sizeof(((type *)0)->field)

    07: 按照LSB格式把两个字节转化为一个Word

    #define FLIPW(ray) ((((word)(ray)[0]) * 256) + (ray)[1])

    08: 按照LSB格式把一个Word转化为两个字节
    #define FLOPW(ray,val) (ray)[0] = ((val)/256); (ray)[1] = ((val) & 0xFF)

    09: 得到一个变量的地址(word宽度)

    #define B_PTR(var)  ((byte *) (void *) &(var))
    #define W_PTR(var)  ((word *) (void *) &(var))

    10: 得到一个字的高位和低位字节
    #define WORD_LO(xxx)  ((byte) ((word)(xxx) & 255))
    #define WORD_HI(xxx)  ((byte) ((word)(xxx) >> 8))

    11: 返回一个比X大的最接近的8的倍数
    #define RND8(x) ((((x) + 7)/8) * 8

    12: 将一个字母转换为大写

    #define UPCASE(c) (((c)>='a' && (c) <= 'z') ? ((c) – 0×20) : (c))

    13: 判断字符是不是10进值的数字

    #define  DECCHK(c) ((c)>='0' && (c)<='9')

    14: 判断字符是不是16进值的数字

    #define HEXCHK(c) (((c) >= '0' && (c)<='9') ((c)>='A' && (c)<= 'F') \
    ((c)>='a' && (c)<='f'))

    15: 防止溢出的一个方法
    #define INC_SAT(val) (val=((val)+1>(val)) ? (val)+1 : (val))

    16: 返回数组元素的个数
    #define ARR_SIZE(a)  (sizeof((a))/sizeof((a[0])))

    17: 返回一个无符号数n尾的值MOD_BY_POWER_OF_TWO(X,n)=X%(2^n)
    #define MOD_BY_POWER_OF_TWO( val, mod_by ) ((dword)(val) & (dword)((mod_by)-1))

    18: 对于IO空间映射在存储空间的结构,输入输出处理
    #define inp(port) (*((volatile byte *)(port)))
    #define inpw(port) (*((volatile word *)(port)))
    #define inpdw(port) (*((volatile dword *)(port)))
    #define outp(port,val) (*((volatile byte *)(port))=((byte)(val)))
    #define outpw(port, val) (*((volatile word *)(port))=((word)(val)))
    #define outpdw(port, val) (*((volatile dword *)(port))=((dword)(val)))

    19: 使用一些宏跟踪调试
    ANSI标准说明了五个预定义的宏名。它们是:
    __LINE__
    __FILE__
    __DATE__
    __TIME__
    __STDC__

    C++中还定义了 __cplusplus
    如果编译器不是标准的,则可能仅支持以上宏名中的几个,或根本不支持。记住编译程序也许还提供其它预定义的宏名。
    __LINE__ 及 __FILE__ 宏指示,#line指令可以改变它的值,简单的讲,编译时,它们包含程序的当前行数和文件名。
    __DATE__ 宏指令含有形式为月/日/年的串,表示源文件被翻译到代码时的日期。
    __TIME__ 宏指令包含程序编译的时间。时间用字符串表示,其形式为: 分:秒
    __STDC__ 宏指令的意义是编译时定义的。一般来讲,如果__STDC__已经定义,编译器将仅接受不包含任何非标准扩展的标准C/C++代码。如果实现是标准的,则宏__STDC__含有十进制常量1。如果它含有任何其它数,则实现是非标准的。
    __cplusplus 与标准c++一致的编译器把它定义为一个包含至少6为的数值。与标准c++不一致的编译器将使用具有5位或更少的数值。

    可以定义宏,例如:当定义了_DEBUG,输出数据信息和所在文件所在行
    #ifdef _DEBUG
    #define DEBUGMSG(msg,date) printf(msg);printf(“%d%d%d”,date,_LINE_,_FILE_)
    #else
    #define DEBUGMSG(msg,date)
    #endif
    20: 宏定义防止错误使用小括号包含。
    例如:
    有问题的定义:#define DUMP_WRITE(addr,nr) {memcpy(bufp,addr,nr); bufp += nr;}
    应该使用的定义: #difne DO(a,b) do{a+b;a++;}while(0)
    例如:
    1. if(addr)  
    2.     DUMP_WRITE(addr,nr);  
    3. else  
    4.     do_somethong_else();  
    5. //宏展开以后变成这样:  
    6. if(addr)  
    7.     {memcpy(bufp,addr,nr); bufp += nr;};  
    8. else  
    9.     do_something_else();  

    gcc 在碰到else前面的“;”时就认为if语句已经结束,因而后面的else不在if语句中。而采用do{} while(0)的定义,在任何情况下都没有问题。而改为 #difne DO(a,b) do{a+b;a++;}while(0) 的定义则在任何情况下都不会出错。
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  • Zabbix,及自动发现的演示

    千次阅读 2019-08-27 22:23:37
    文章目录zabbix的概述的替换次序的使用示例的分类自定义演示用户自定义在监控模板的...的作用是便于在模板、Items、Trigger引用 Zabbix有许多内置的,如{HOST.NAME}、{HOST.IP}、{TRIGGER.NA...

    zabbix宏的概述

    宏的作用是便于在模板、Items、Trigger中的引用

    Zabbix有许多内置的宏,如{HOST.NAME}、{HOST.IP}、{TRIGGER.NAME}等

    详细信息请参考官方文档: https://www.zabbix.com/documentation/3.0/manual/appendix/macros/supported_by_location

    为了更强的灵活性,Zabbix还支持全局宏-模板宏-主机宏级别使用用户自定义宏(user macro),用户自定义宏要使用”{$MACRO}”这种特殊的语法格式, 宏的名称只能使用大写字母、数字及下划线

    宏可以应用在item keys和descriptions、Trigger名称和表达式、主机接口IP/DNS及端口、discovery机制的SNMP协议的相关信息中等。

    宏的替换次序

    首先是主机级别的宏;其次是当前主机上一级模板中(直接链接至主机的模板)的宏,多个一级模板按其ID号排序;

    再接着是二级模板中的宏;而后依次类推;最后检查的是全局宏;

    Zabbix如果无法查找到某主机定义使用的宏,则不会对其进行替换操作。要使用用户自定义宏,有以下两种途径:

    全局宏:Administration→General→Macros

    主机或模板级别的宏:编辑相应主机或者模板的属性即可

    宏的使用示例

    在主机级别定义一个名为{$NETWORK_NUMBER}的宏,以定义当前主机所接受的网卡进口流量的合理大小(当然这里值根据具体情况来做,仅供一个参考)
    [外链图片转存失败(img-Lo4AkpUz-1566914604700)(9A9A554F30DB45EE8AA7455047DEE888)]
    [外链图片转存失败(img-iDx2yjPz-1566914604703)(8BC7DC455B3C4A0E89E8865B2521D6D3)]

    宏的分类

    • 系统宏变量 {MACRO}
    • 用户自定义宏 {$MACRO}
    • 自动发现宏 {#MACRO}

    1. 系统宏变量 {MACRO}
    2. 用户自定义宏 {$MACRO}
      [外链图片转存失败(img-5pFP2Dmt-1566914604704)(06D5FEFC30BE4D3CB519D470F55E7588)]
    3. 自动发现宏 {#MACRO}
      [外链图片转存失败(img-LYXw4588-1566914604705)(BD5BF68ACDFC4AAF926AD422697B9249)]

    • 宏变量函数
      1. regsub(,)
      2. iregsub(,)

    自定义宏演示

    1. 自定义全域宏
      我们可以通过自定义全域宏来定义用户名密码,告警触发器的值等等,通过更改全域宏的值来高效的管理zabbix的触发器或者是用户名密码
      [外链图片转存失败(img-QhfGCFzM-1566914604706)(262D643695AF4D89BB0CDBCD7BB0B535)]

    2. 自定义全域宏演示
      [外链图片转存失败(img-eKWtTY2H-1566914604709)(4E13DD62C01E45468F95DAB010BF1C24)]

    • 克隆之前的触发器,修改名称为Macro测试:{$TEST_GLOBAL_ITEM}

    [外链图片转存失败(img-VYftT3gE-1566914604710)(893F42024C93481786EB372D5B69E987)]
    [外链图片转存失败(img-CKXTVotL-1566914604713)(CCC1EBE56F2F46EE8D9A94B1F97C1D29)]
    [外链图片转存失败(img-iI2S8Qh1-1566914604714)(536895911F8247FAA3BB4728B5C35D0D)]

    • 现在全域宏触发器{$TEST_GLOBAL_TRIGGER}的值是1,触发告警
      [外链图片转存失败(img-jhtLsdBG-1566914604715)(FFACECE4E91640A6B9872E1ECA3ABEAC)]

    • 将全域宏触发器{$TEST_GLOBAL_TRIGGER}的值改为0,告警解除
      [外链图片转存失败(img-M7TvTqsR-1566914604715)(F28C0297FAD1462FA8AF651730CD89C6)]

    用户自定义宏在监控模板中的使用

    • 在自定义模板中配置自定义宏{$TEST_TEMPLATE_ITEM},{$TEST_TEMPLATE_TRIGGER}

    [外链图片转存失败(img-r5kQEvgR-1566914604716)(9CB75B6DA93B4EBC9E0CC0C6F7B52A6C)]

    • 在模板中克隆一个监控项,修改其名称为模板宏测试:{$TEST_TEMPLATE_ITEM}

    [外链图片转存失败(img-h0zMu9vc-1566914604716)(210C16A5134647FC80604D7ADB3CA627)]

    • 添加触发器
      [外链图片转存失败(img-k5T9JC0v-1566914604717)(E76B2E4FC2244FBA8459ACF1A6DF30C5)]

    • 修改全域宏{$TEXT_GLOBAL_TRIGGER}的值,模拟触发告警
      [外链图片转存失败(img-g8pfGABh-1566914604717)(85D1AD9BE144459898C320932B3BB8FE)]

    模板宏变量的优先级大于全域宏

    • 一个监控项中连接了多个模板同时这几个模板中有同名称的宏变量,那么宏变量的值优先取编号靠前的模板宏变量值

    优先级:主机宏 > 模板宏 > 全域宏

    主机层面的宏变量验证

    • 1.给主机上添加宏变量{$TEST_HOST_ITEM},{$TEST_HOST_TRIGGER}

    [外链图片转存失败(img-tpbLZQmn-1566914604718)(18E30ECC8B904103AF380841B8731A60)]

    • 定义个item引用主机宏{$TEST_HOST_ITEM}

    [外链图片转存失败(img-OSc27Tnj-1566914604718)(9795DB1FA46D4EE8B3C3329E5B5A6458)]

    • 定义个trigger引用主机宏{$TEST_HOST_TRIGGER}
      [外链图片转存失败(img-XP1vP06O-1566914604721)(CD1DFF6FF6E2410A804DCFF185ACE117)]

    • 测试效果
      lb-node1引用了该模板,其生效了上面定义的主机宏测试item
      [外链图片转存失败(img-uyd5iSnZ-1566914604722)(82B74359F44A48DB9342C174B58B6730)]
      还测试生效了主机宏trigger
      [外链图片转存失败(img-ymMqCQbC-1566914604722)(EC865E250778466D9B132DF87E4B98D9)]

    • 2.给全域宏、模板宏和主机宏都定义一个相同的{$TEST_PRIORITY_ITEM2}宏变量,观察到主机的宏变量优先级最高
      [外链图片转存失败(img-SXMGd42j-1566914604723)(BDA5B97C2A3945EBBA66067E0B87A71B)]

    • 在模板里定义一个监控项,观测到模板里生效的是模板宏的值
      [外链图片转存失败(img-WnWCBfXU-1566914604728)(80EEE75A4DF44A6E840C13A116E1D25F)][外链图片转存失败(img-XSoTnJN1-1566914604728)(0833EBADC6B84A27B7B6B0FBBA514A83)]

    • 在主机的监控项上生效的是主机宏的值
      [外链图片转存失败(img-MHoxLAdy-1566914604729)(8E0EF31A53D44D3BA6FABE73BC876C82)]

    自动发现宏的演示

    配置低级别自动发现的步骤

    1. 配置自动发现监控项Discovery rules(根据脚本或命令生成低级别的自动发现宏变量)
    2. 定义item原型Item prototypes(主要利用低级别自动发现产生的变量,来动态的创建监控项、触发器、图形)

    实战演示低级别自动发现的配置管理

    • 演示内容:自动发现服务器本地的监听的端口,并且将这些端口进行自动化的监控和告警
    1. 配置agent客户端
    [root@lb-node2 /etc/zabbix]# vim zabbix_agentd.d/userparameter_ports.conf 
    
    UserParameter=listen.ports.discovery,python /etc/zabbix/scripts/listen_ports.py
    
    
    1. 编写获取服务端口的脚本listen_ports.py
    #!/usr/bin/python
    
    import os
    import json
    
    cmd=os.popen("""netstat -lntp|grep -v rpc|awk -F "[ :]+" '{if($4 ~ /0.0.0.0/ || $4 ~ /127.0.0.1/) print $5}'""")
    
    ports=[]
    for port in cmd.readlines():
        r=port.strip()
        ports += [{'{#PORT}':r}]
    
    print json.dumps({'data':ports},sort_keys=True,indent=4,separators=(',',':'))
    
    
    1. 配置测试的监控模板

    [外链图片转存失败(img-QLUxxSmp-1566914604729)(2741E0FDD0204527A8C9C8F9ED5D880D)][外链图片转存失败(img-1CqKjbBq-1566914604731)(51439D26F27B4370A24F2E98491A3078)]

    1. 设置zabbix权限
      默认zabbix-agent使用zabbix用户启动,为了可以是zabbix执行脚本,我们修改他的权限,给他提升权限sudovi
    • 两种方法
      1. 提升sudo权限

        [root@lb-node2 ~]# visudo

        zabbix ALL=NOPASSWD ALL

      2. 修改zabbix配置,使zabbix-agent以root用户运行(修改配置后要重启agent)

      sed -i 's@# AllowRoot=0@AllowRoot=1@g' /etc/zabbix/zabbix_agentd.conf
      
      [外链图片转存失败(img-H5PkJL29-1566914604732)(BE843706B3794E69AEB08DA9CBF8D16E)]
      3. 还有一种方法:思路用root用户生成json格式的端口信息日志,然后zabbix-agent读取这个日志即可
    1. zabbix-server端测试获取agent端的端口信息

    [外链图片转存失败(img-TaKKxfB6-1566914604735)(C7BB4A82ED654AE9B82CF8DAFF5A719F)]

    1. 自动发现规则已经创建

    [外链图片转存失败(img-s2uCqfAU-1566914604736)(9157AC32E90B4F6A8735973208979CFE)]

    1. 创建监控项原型

    [外链图片转存失败(img-aKGooPoH-1566914604739)(BCE24807B4334B74A9107539606F2D33)]
    [外链图片转存失败(img-QR9Ea6tX-1566914604740)(EB0A49B772A54D4C90E52F1C90A6BF81)]

    1. 创建监控项触发器原型

    [外链图片转存失败(img-oxMJYwG4-1566914604741)(706D44DBE1EA40279066BC0032F4FDCC)][外链图片转存失败(img-22pgSuOB-1566914604741)(0364624C5B064CC0B869E6EE56E0ADD2)]
    [外链图片转存失败(img-W0AIq9em-1566914604744)(1A06811EC2E94AC29D1A9036309D7FC9)]
    [外链图片转存失败(img-RbiiUEuD-1566914604746)(773A1139BD12419AAA6D1B92E367FFFF)]

    1. lb-node1主机上自动发现监听端口实现了在这里插入图片描述
    • 并且监听的端口都有值了

    [外链图片转存失败(img-zCcMriyw-1566914604747)(376B1358C0804399B2871EDE8D206764)]

    • 测试关闭80端口,zabbix-agent触发告警
      [外链图片转存失败(img-yrSCa9YA-1566914604752)(32674C681C9D494BB16C74C4FB63BCC5)]
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  • Linux下AT&T汇编语法格式简介

    千次阅读 2006-10-20 13:43:00
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  • 众筹编写《微生物数据分析与可视化实战》——成为基因学百科全书的创始人高通量测序的发展极大地推动了微生物/宏基因领域的发展。微生物的数据分析和解读需要微生物学、生物信息学、统计...
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    详细了解access 什么是  到底什么是呢? 我们把那些能自动执行某种操作的命令统称为“”。  也是一种操作命令,它和菜单操作命令都是一样的,只是它们对数据库施加作用的时间有所不同,作用...
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    千次阅读 2016-08-24 20:52:36
    注意这里连接的对象只要是token就行,而不一定是参数,但是##又必须位于定义才有效,因其为编译期概念(比较绕)。 [html]   view plain   copy #define LINK_...

空空如也

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引用宏组中的宏的语法格式是