C基础 那些年用过的奇巧淫技

引言 - 为寻一颗明星

　　

为要寻一颗明星
　　　　　　　　徐志摩 1924年12月1日《晨报六周年纪念增刊》

我骑著一匹拐腿的瞎马，

向著黑夜里加鞭；——

向著黑夜里加鞭，

我跨著一匹拐腿的瞎马。//

我冲入这黑绵绵的昏夜，

为要寻一颗明星；——

为要寻一颗明星，

我冲入这黑茫茫的荒野。//

累坏了，累坏了我胯下的牲口，

那明星还不出现；——

那明星还不出现，

累坏了，累坏了马鞍上的身手。//

这回天上透出了水晶似的光明，

荒野里倒著一只牲口，

黑夜里躺著一具尸首。——

这回天上透出了水晶似的光明！//

{　风  :  http://music.163.com/#/song?id=5276735  }

前言 - 有点扯

　　C基本是程序生涯的入门语言. 虽说简单, 但已经断层了. 估计是不合时宜吧.

工作中也就在网络层框架会看见部分C的影子. 自己用C开发久了, 发现C一个弊端是 当一个项目超过 2千行 x 10 时候用C协作

非常难受. C风格是个自由的英雄主义表现.

但是 真实的生活如dota, 我们不是 hero 而只是 那个小兵, 时来运转会成为超级兵. 哈哈.

但这不重要, 喜欢就好.

　　生活不止眼前的苟且 ... ...

　 好那我们开始,看看那些关于C基础的活化石. 真想问 <<C程序设计>> 这门课你真的学好了吗?

正文 - 有点难

1.  int i = 0; ++i 一直继续会怎样?

我们先看这样的测试代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

/*
 * 测试 int 的最大值
 */
int main(void) {
    int id = 0x7fffffff;

    printf("-1 = %x\n", -);
    printf("id = %d\n", id);
    ++id;
    printf("id = %d\n", id);
    id += 0x7fffffff;
    printf("id = %d\n", id);
    id += 0x7fffffff;
    printf("id = %d\n", id);

    system("pause");
    return ;
}

你能算明白测试结果吗, 如果可以说明你计算机组成原理学的很好. 运行截图如下

因而 我们得到 int i = 0; ++i 一直继续的 会是 0->INT_MAX->INT_MIN->0 这样循环的.  例如 skynet 存在这个使用错误

        int id = __sync_add_and_fetch(&(ss->alloc_id), );
        if (id < ) {
            id = __sync_and_and_fetch(&(ss->alloc_id), 0x7fffffff);
        }

原作者希望 再从 0开始 , 但却忘了

#define INT_MIN     (-2147483647 - 1) // minimum (signed) int value
#define INT_MAX       2147483647    // maximum (signed) int value

对于 signed  MAX + MIN = -1 , 因为计算机中 正数从0开始, 负数从-1开始.

2. 添加双引号 的宏用法

看下面代码

// 添加双引号的宏
#ifdef _API_MEM
#   define  STRINIFY_(S)    #S
#   define  STRINIFY(S)     STRINIFY_(S)
#   include STRINIFY(_API_MEM)
#   undef   STRINIFY
#   undef   STRINIFY_
#endif

有些工程中使用上面代码, 来动态的导入头文件. 核心在于 STRINIFY_ 和 STRINIFY 两个宏使用. 我们测试一下

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#   define  STRINIFY_(S)    #S
#   define  STRINIFY(S)     STRINIFY_(S)

#define _API_MEM api.h

// 测试添加双引号宏
int main(void) {

    puts(STRINIFY_(_API_MEM));
    puts(STRINIFY(_API_MEM));

    system("pause");
    return ;
}

运行结果是

通过这个发现, 如果直接用 STRINIFY_ 不会将参数展开了. 这也是一个C行业淫荡的技巧了. 但是觉得大巧若拙

个人觉得 最好做法是

#define _API_MEM "api.h"
#ifdef _API_MEM
#    include _API_MEM
#endif

3. 除了sizeof, 其实还有 offsetof

直接看例子

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <stddef.h>
#include <stdbool.h>

#define UDP_ADDRESS_SIZE 19 // ipv6 128bit + port 16 bit + 1 byte type

struct write_buffer {
    struct write_buffer* next;
    void* buffer;
    char* ptr;
    int sz;
    bool userobject;
    uint8_t udp_address[UDP_ADDRESS_SIZE];
};

/*
 * 测试 宏 offsetof
 */
int main(int argc, char* argv[]) {

    printf("offsetof(struct write_buffer, udp_address[0]) = %d\n", offsetof(struct write_buffer, udp_address[]));
    printf("offsetof(struct write_buffer, udp_address) = %d\n", offsetof(struct write_buffer, udp_address));

    system("pause");
    return ;
}

运行的结果如下

通过上面 可以知道 offsetof 其实计算的是结构体中字段的偏移量. 关于结构体的内存计算基础能力, 必须要掌握的. 洞悉内存结构很重要.

其实 offsetof 是 stddef.h 中定义的一个 宏 如下

#define offsetof(s,m) ((size_t)&(((s*)0)->m))

是不是很清爽. 就是这样, 没事简单的.

其实上面代码还隐含一个 关于 数组的 细节 . int a[10];  &a[0] == a == &a 地址是相同的.

4. 如何构造一个只能在堆上分配结构体?

//堆上 声明结构体
struct request_open {
    int id;
    int port;
    uintptr_t opaque;
    char host[];
};

就是上面那样, 加了[], 表示不完全类型. 只能在堆上分配内存. 使用方法.

struct request_open *open = malloc(sizeof(struct request_open) + sizeof(char) * );

这种结构一般在底层库会看见. 一些老的程序员喜欢这么写

//堆上 声明结构体
struct request_open {
    int id;
    int port;
    uintptr_t opaque;
    char host[];
};

或

//堆上 声明结构体
struct request_open {
    int id;
    int port;
    uintptr_t opaque;
    char host[];
};

因为老的编译器不支持 char host[]; 后面标准加了. 后来没改过习惯.

5. 如何构造一个在栈上初始化的指针变量

说的不好明白, 或者这么问, 下面定义的类型怎么解.

struct cstring_data {
    char* cstr;                                 //保存字符串的内容
    uint32_t hash;                                //字符串hash,如果是栈上的保存大小
    uint16_t type;                                //主要看 _INT_STRING_* 宏,默认0表示临时串
    uint16_t ref;                                //引用的个数, 在 type == 0时候才有用
};

typedef struct _cstring_buffer {
    struct cstring_data* str;
} cstring_buffer[];                            //这个cstring_buffer是一个在栈上分配的的指针类型

上面也是底层库中会遇到一个技巧.

当声明cstring_buffer cb; 后.可以直接cb->str调用它,

当 cb 传入到 函数中. 仍然可以 cb->str. 可以理解为这个值是栈上的但是可以当指针变量用法去使用. 看下面也许好理解

typedef struct _jmp_buf {
    int _jb[_JBLEN + ];
} jmp_buf[];

这个是 setjmp.h 里的一行定义，把一个 struct 定义成一个数组。

这样，在声明 jmp_buf 的时候，可以把数据分配到堆栈上。但是作为参数传递的时候则作为一个指针.

扩展一下阅读理解可以看下面. 应该可以知道为什么这么搞.

//特殊的数组 声明结构体
#define _INT_STRING_ONSTACK        (4)                //标识 字符串分配在栈上
                                                //0 潜在 标识,这个字符串可以被回收,游离态

#define _INT_ONSTACK            (128)            //栈上内存大小

struct cstring_data {
    char* cstr;                                 //保存字符串的内容
    uint32_t hash;                                //字符串hash,如果是栈上的保存大小
    uint16_t type;                                //主要看 _INT_STRING_* 宏,默认0表示临时串
    uint16_t ref;                                //引用的个数, 在 type == 0时候才有用
};

typedef struct _cstring_buffer {
    struct cstring_data* str;
} cstring_buffer[];                            //这个cstring_buffer是一个在栈上分配的的指针类型

/*
 * v : 是一个变量名
 *
 * 构建一个 分配在栈上的字符串.
 * 对于 cstring_buffer 临时串,都需要用这个 宏声明创建声明,
 * 之后可以用 CSTRING_CLOSE 关闭和销毁这个变量,防止这个变量变成临时串
 */
#define CSTRING_BUFFER(v) \
    char v##_cstring[_INT_ONSTACK] = { '\0' }; \
    struct cstring_data v##_cstring_data = { v##_cstring, , _INT_STRING_ONSTACK,  }; \
    cstring_buffer v; \
    v->str = &v##_cstring_data;

6. 那些年总有个align字段进行内存对齐

/*字节对齐的类型Align,为了优化CPU读取*/
typedef union {
    long        l_dummy;
    double      d_dummy;
    void        *p_dummy;
} Align;

/*标志大小,默认是4字节*/
#define MARK_SIZE       (4)
/*内存块头结点,双向链表结点size,filename,line都是为了调试添加的调试信息.prev和next是双向链表的核心*/
typedef struct {
    int         size;
    char        *filename;
    int         line;
    Header      *prev;
    Header      *next;
    unsigned char       mark[MARK_SIZE];
} HeaderStruct;

/*Align类型的字节大小*/
#define ALIGN_SIZE      (sizeof(Align))
/*这是个不错的技巧,求最小的n使得n*ALIGN_SIZE>=val成立,n,val,ALIGN_SIZE都属于自然数*/
#define revalue_up_align(val)   ((val) ? (((val) - 1) / ALIGN_SIZE + 1) : 0)
/*将HeaderStruct按照Align划分,找到最小的n,使得n*ALIGN_SIZE>=sizeof(HeaderStruct),在自然数集中*/
#define HEADER_ALIGN_SIZE       (revalue_up_align(sizeof(HeaderStruct)))

/*实现了memory.h接口中Header不完全类型,Align是对齐用的,内存结构的头结点.链表链接的主要结点*/
union Header_tag {
    HeaderStruct        s;
    Align               u[HEADER_ALIGN_SIZE];
};

主要看 union Headr_tag 中 Align结构. 保证不同机器上内存是对齐的. 比较古老了. 特别底层的库会见到.

7.  可变参数宏, 那些事

同样直接看下面工程中用的示例

//4.0 控制台打印错误信息, fmt必须是双引号括起来的宏
#ifndef CERR
#define CERR(fmt, ...) \
    fprintf(stderr,"[%s:%s:%d][error %d:%s]" fmt "\r\n",\
         __FILE__, __func__, __LINE__, errno, strerror(errno),##__VA_ARGS__)
#endif/* !CERR */

//4.1 控制台打印错误信息并退出, t同样fmt必须是 ""括起来的字符串常量
#ifndef CERR_EXIT
#define CERR_EXIT(fmt,...) \
    CERR(fmt,##__VA_ARGS__),exit(EXIT_FAILURE)
#endif/* !ERR */

#ifndef IF_CERR
/*
 *4.2 if 的 代码检测
 *
 * 举例:
 *        IF_CERR(fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP), "socket create error!");
 * 遇到问题打印日志直接退出,可以认为是一种简单模板
 *    code : 要检测的代码
 *  fmt     : 必须是""括起来的字符串宏
 *    ...     : 后面的参数,参照printf
 */
#define IF_CERR(code, fmt, ...)    \
    if((code) < ) \
        CERR_EXIT(fmt, ##__VA_ARGS__)
#endif //!IF_CERR

#ifndef IF_CHECK
/*
 * 是上面IF_CERR 的简化版很好用
 */
#define IF_CHECK(code) \
    if((code) < ) \
        CERR_EXIT(#code)
#endif // !IF_CHECK

那 传说中的 3颗痣, 就是可变参数宏的一切o(∩_∩)o

8. 简单的谢幕. 还是宏

一个数如何和0比较,真的是 == 吗. 其实好的思路是定义阀值.

//3.0 浮点数据判断宏帮助, __开头表示不希望你使用的宏
#define __DIFF(x, y)                ((x)-(y))                      //两个表达式做差宏
#define __IF_X(x, z)                ((x)<z&&(x)>-z)                //判断宏,z必须是宏常量
#define EQ(x, y, c)                 EQ_ZERO(__DIFF(x,y), c)        //判断x和y是否在误差范围内相等

//3.1 float判断定义的宏
#define _FLOAT_ZERO               (0.000001f)                      //float 0的误差判断值
#define EQ_FLOAT_ZERO(x)          __IF_X(x,_FLOAT_ZERO)            //float 判断x是否为零是返回true
#define EQ_FLOAT(x, y)            EQ(x, y, _FLOAT_ZERO)            //判断表达式x与y是否相等

谢幕吧 : [

　　老师布置一个作业, 问学生, 看见那个晾衣杆吗. 谁能帮我测试出高度来.

一个同学自告奋勇的把晾衣杆放倒了. 测试出长度 为 1.5m.

　　老师把他骂了一顿, 我要的是高度, 不是长度.

]

//5.0 获取数组长度,只能是数组类型或""字符串常量,后者包含'\0'
#ifndef LEN
#define LEN(arr) \
    (sizeof(arr)/sizeof(*(arr)))
#endif/* !ARRLEN */

后记 - 认真做容易的

　　错误是难免的, 欢迎吐槽交流.  ... 还有下半辈子的苟且.  哈哈, 但是在变化, 那会变得有意思, O(∩_∩)O哈哈~