嵌入式C语言自我修养 13：总结

Posted 2021-02-07

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。

• GNU C语法扩展大全
• GCC 编译器手册

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？

#include<stdio.h>
int main(void)
{
    printf("size: %d
", sizeof(int);
    return 0;
}

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。

int global_val = 10;
int uninit_val;
int main(void)
{
    int local_val = 20;
    return 0;
}

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。

   //func.c
   int a = 10;
   int b;
   int c attribute((weak)) = 30;

   //main.c
   int a;
   int b = 20;
   int c = 40;
   int main(void)
   {
   printf("a: %d ",a);
   printf("b: %d ",b);
   printf("c: %d ",c);
   return 0;
   }

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。

#define pr_emerg(fmt, ...)     printk(KERN_EMERG pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
#define pr_alert(fmt, ...)     printk(KERN_ALERT pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
#define pr_crit(fmt, ...)     printk(KERN_CRIT pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
#define pr_err(fmt, ...)     printk(KERN_ERR pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
#define pr_warning(fmt, ...)     printk(KERN_WARNING pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
#define pr_warn pr_warning
#define pr_notice(fmt, ...)     printk(KERN_NOTICE pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
#define pr_info(fmt, ...)     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。

MACHINE_START(EBSA285, "EBSA285")
    /* Maintainer: Russell King */
    .atag_offset    = 0x100,
    .video_start    = 0x000a0000,
    .video_end  = 0x000bffff,
    .map_io     = footbridge_map_io,
    .init_early = footbridge_sched_clock,
    .init_irq   = footbridge_init_irq,
    .init_time  = footbridge_timer_init,
    .restart    = footbridge_restart,
MACHINE_END
static void ebsa285_led_set(struct led_classdev *cdev, enum led_brightness b)
{
    struct ebsa285_led *led = container_of(cdev,
            struct ebsa285_led, cdev);

    if (b == LED_OFF)
        hw_led_state |= led->mask;
    else
        hw_led_state &= ~led->mask;
    writeb(hw_led_state, xbus);
}

static enum led_brightness ebsa285_led_get(struct led_classdev *cdev)
{
    struct ebsa285_led *led = container_of(cdev,
            struct ebsa285_led, cdev);

    return hw_led_state & led->mask ? LED_OFF : LED_FULL;
}

13.3 结束语

通过本课程的学习，再加上本节10个习题的练习，相信大家的 C 语言功底肯定又加深了一层！有了这些知识储备基础，基本上就扫除了 Linux 内核的阅读障碍。相信大家在以后的工作、学习中一定会日益精进，不断突破！

最后祝大家工作顺利、学习愉快！

另外，大家如果想系统学习 Linux 内核中的某块知识，或者说有哪些知识掌握得不是很好，想进阶学习，但限于工作、学习繁忙，时间精力有限，无法系统地去学习，也可以跟我联系交流

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• 我会继续编写相关的的知识和教程，为大家服务。

本教程根据 C语言嵌入式Linux高级编程视频教程 第05期 改编，电子版书籍可加入QQ群：475504428 下载，更多嵌入式视频教程，可关注：
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