c拓展语法学习

pragma

　　#pragma是 C 语言的一种预处理指令，类似于#include。用于告诉编译器进行某种操作。pragma 单词本身的释义为“编译指令”。

　　最简单的一种 pragma 可以在编译时输出文本提示。

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#pragma message(">>> Compiling ...")

int main(void) {
    return 0;
}

　　编译上面的 C 文件结果输出如下。

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❯ gcc pragma.c
pragma.c:1:9: warning: >>> Compiling ... [-W#pragma-messages]
    1 | #pragma message(">>> Compiling ...")
      |         ^
1 warning generated.

_Pragma

　　由于宏定义之间不能嵌套，当某种 pragma 想要复用时，无法通过#define复用，此时可以通过_Pragma指令，如下所示。

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#define MSG _Pragma("message(\">>> Compiling ...\")")

MSG

_Pragma("message(\">>> Compiling ...\")")

int main(void) {
    return 0;
}

　　编译后输出如下提示信息。其中的 note 消息可以忽略，关注warning: >>> Compiling ... [-W#pragma-messages]段即可。

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❯ gcc pragma.c
pragma.c:3:1: warning: >>> Compiling ... [-W#pragma-messages]
    3 | MSG
      | ^
pragma.c:1:13: note: expanded from macro 'MSG'
    1 | #define MSG _Pragma("message(\">>> Compiling ...\")")
      |             ^
<scratch space>:4:2: note: expanded from here
    4 |  message(">>> Compiling ...")
      |  ^
pragma.c:5:1: warning: >>> Compiling ... [-W#pragma-messages]
    5 | _Pragma("message(\">>> Compiling ...\")")
      | ^
<scratch space>:6:2: note: expanded from here
    6 |  message(">>> Compiling ...")
      |  ^
2 warnings generated.

　　根据上面的编译输出结果，我们可以知道，如下两种编译指令是近似等价的。但是_Pragma语法本身可以放在#define中复用。

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#pragma message(">>> Compiling ...")
_Pragma("message(\">>> Compiling ...\")")

pragma 指令功能表

指令	功能
clang diagnostic push	保存当前的诊断设置（哪些警告开、哪些关）到内部栈
clang diagnostic ignored “-Wexcessive-regsave”	告知编译器对接下来遇到的 -Wexcessive-regsave 警告保持沉默
clang diagnostic pop	从栈中恢复诊断设置，这样后面的代码不受影响

-Wexcessive-regsave: 这是一个在某些架构上（尤其是 ARM64）编译器生成代码时可能触发的警告：函数太复杂，编译器需要把大量寄存器保存/恢复到栈上，影响性能。通常在非常大的内联函数或深层嵌套调用时出现。

attribute

　　__attribute__ 是 GCC（GNU Compiler Collection） 提供的一种语言扩展，用于在 C/C++ 代码中指定函数、变量、类型的特殊属性（attributes），从而告诉编译器对这些实体进行特定的优化、检查或行为控制。它也被 Clang 等兼容 GCC 的编译器支持。其基本语法如下

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__attribute__((attribute-list))

可放在声明末尾，或紧跟在标识符之后。
多个属性用逗号分隔，例如 __attribute__((aligned(8), packed))

常见属性表

函数属性

属性	说明
`noreturn`	函数永不返回（如 `exit`、`abort`），帮助消除 unreachable-code 警告
`format(archetype, string-index, first-to-check)`	声明类 printf/scanf 函数的格式串检查，例如 `format(printf, 1, 2)`
`nonnull(arg-index, ...)`	声明指针参数不可为 NULL
`const`	纯函数 - 只依赖参数值，不读全局内存，无副作用（比 `pure` 更强）
`pure`	函数无副作用，返回值仅依赖参数和全局内存（可被 CSE 优化，但调用次数不可消）
`malloc`	返回新分配的内存指针，且该指针不会与任何已有指针别名
`warn_unused_result`	调用者忽略返回值时发出警告
`used`	即使未引用也保留函数代码（防止被链接器丢弃）
`unused`	抑制"未使用函数"警告
`weak`	弱符号 - 可被同名强符号覆盖，用于提供默认实现
`constructor`	在 `main()` 之前自动执行（可带优先级参数）
`destructor`	在 `main()` 返回后或 `exit()` 时自动执行
`noinline`	禁止内联此函数
`always_inline`	强制内联（即使优化级别不支持）
`flatten`	将此函数内的每个调用都视为 `always_inline`
`hot`	标记为热点路径，优化分支预测和指令布局
`cold`	标记为冷路径，优化代码体积而非速度
`no_sanitize("sanitizer-name")`	对此函数禁用指定 sanitizer（如 address、thread）
`interrupt` / `interrupt_handler`	声明中断处理函数（自动保存/恢复寄存器，使用特殊返回指令）
`sentinel`	参数列表必须以 NULL 结尾（如 `execl`）
`alloc_size(pos)` / `alloc_size(pos1, pos2)`	标明第几个参数控制分配大小，辅助优化和安全检查
`returns_nonnull`	函数保证返回非 NULL 指针
`leaf`	函数不会回调当前编译单元内的任何函数
`nothrow`	函数保证不抛出 C++ 异常
`target("feature")`	为特定 CPU 特性编译此函数（如 `target("avx2")`）

类型属性

属性	说明
`aligned(N)`	指定类型或变量的对齐字节数（N 为 2 的幂）
`packed`	紧凑布局 - 移除成员间的填充字节
`deprecated` / `deprecated("message")`	标记为已弃用，使用时产生警告
`unavailable`	标记为不可用，使用时产生错误
`visibility("type")`	符号可见性：`default`、`hidden`、`internal`、`protected`
`mode(TI/QI/HI/SI/DI)`	指定整数类型的宽度（如 `__attribute__((mode(DI)))`）
`may_alias`	声明此类型可能与其他类型别名，抑制严格别名优化
`transparent_union`	透明联合体 - 传参时各成员类型可隐含转换
`designated_init`	只能通过指定初始化器初始化（可用于 union）
`objc_root_class`	标记 Objective-C 根类

变量属性

属性	说明
`section("name")`	将变量放入指定段（如 `.init_array`、`.bss.my_section`）
`used`	即使未引用也保留变量
`unused`	抑制"未使用变量"警告
`aligned(N)`	指定对齐（同类型属性，直接作用于变量）
`packed`	去除结构体成员对齐填充（作用于变量声明时）
`cleanup(function)`	变量离开作用域时自动调用给定函数（类似 C++ RAII）
`weak`	弱符号 - 可被同名强符号覆盖
`tls_model("model")`	指定 TLS 模型：`global-dynamic`、`local-dynamic`、`initial-exec`、`local-exec`
`noinit`	变量不初始化为零（用于保持复位后的数据）

用法示例

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typedef struct {
        acpi_sdt_header_t header;
        uint32_t          PointerToOtherSDT;
} __attribute__((packed)) rsdt_t;

__attribute__((noinline)) void compiler_barrier(void)
{ __asm__ volatile("" ::: "memory"); }

volatile float __x __attribute__((unused));

aligned(N) 做了两件事：

效果	说明
起始地址	变量/结构体地址满足 addr % N == 0
sizeof 补整	末尾补 padding 使 sizeof % N == 0

volatile 关键字

　　volatile 是 C 语言的一个类型修饰符，用于告诉编译器：该变量的值可能在程序控制流之外被意外修改，因此编译器不能对该变量的访问进行某些优化（如缓存到寄存器、消除冗余读取等）。

　　__asm__和volatile可以一起使用，如下。

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__asm__ volatile("inw %1, %0" : "=a"(ret) : "dN"(port));

编译器必须：

保留这段汇编，即使输出没用
每次都生成，不能合并
保持原位，不和其它 volatile asm 重排