C語(yǔ)言進(jìn)階小技巧，弱符號和弱引用

__attribute__ 是一個(gè)編譯器指令，其實(shí)是 GNU C 的一種機制，本質(zhì)是一個(gè)編譯器的指令，在聲明的時(shí)候可以提供一些屬性，在編譯階段起作用，來(lái)做多樣化的錯誤檢查和高級優(yōu)化。

用于在 C,C++,Objective-C 中修飾變量、函數、參數、方法、類(lèi)等。

• 給編譯器提供上下文，幫助編譯器做優(yōu)化，合理使用可以收到顯著(zhù)的優(yōu)化效果。
• 編譯器會(huì )根據 __attribute__ 產(chǎn)生一些編譯警告，使代碼更規范。
• 給代碼閱讀者提供必要的注解，助其理解代碼意圖。

總之，__attribute__ 起到了給編譯器提供上下文的作用，如果錯誤的使用 __attribute__ 指令，因為給編譯器提供了錯誤的上下文，由此引起的錯誤通常很難被發(fā)現。

在同一作用域下不能定義同一個(gè)變量或函數，很多C語(yǔ)言學(xué)習者都理所當然地這么認為。

這個(gè)其實(shí)是是有所偏頗的，GNU C對標準C語(yǔ)言進(jìn)行了擴展，在GCC中，對于符號(在編譯時(shí)，變量和函數都被抽象成符號)而言，存在著(zhù)強符號和弱符號之分。

是的，是否支持這個(gè)特性是由不同的C語(yǔ)言標準決定的。

對于C/C++而言，編譯器默認函數和已初始化的全局變量為強符號，而未初始化的全局變量為弱符號。

在編程者沒(méi)有顯示指定時(shí)，編譯器對強弱符號的定義會(huì )有一些默認行為，同時(shí)開(kāi)發(fā)者也可以對符號進(jìn)行指定，使用"attribute((weak))"來(lái)聲明一個(gè)符號為弱符號。

定義一個(gè)相同的變量，當兩者不全是強符號時(shí)，gcc在編譯時(shí)并不會(huì )報錯，而是遵循一定的規則進(jìn)行取舍：

• 當兩者都為強符號時(shí)，重復定義的報錯：redefinition of 'xxx'
• 當兩者為一強一弱時(shí)，選取強符號的值
• 當兩者同時(shí)為弱時(shí)，選擇其中占用空間較大的符號，這個(gè)其實(shí)很好理解，編譯器不知道編程者的用意，選擇占用空間大的符號至少不會(huì )造成諸如溢出、越界等嚴重后果。

在默認的符號類(lèi)型情況下，強符號和弱符號是可以共存的，類(lèi)似于這樣：

int x;
int x = 1;

編譯不會(huì )報錯，在編譯時(shí)x的取值將會(huì )是1.

注意，這里可以使用__attribute__((weak))將強符號轉換為弱符號，卻不能與一個(gè)強符號共存，類(lèi)似于這樣：

int __attribute__((weak)) x = 0;
int x = 1;

編譯器將報重復定義錯誤。

除了強符號和弱符號的區別之外，GNUC還有一個(gè)特性就是強引用和弱引用。

我們知道的是，編譯器在編譯階段只負責將源文件編譯成目標文件(即二進(jìn)制文件)，然后由鏈接器對所有二進(jìn)制文件進(jìn)行鏈接操作。

編譯器默認所有的變量和函數為強引用，同時(shí)編程者可以使用__attribute__((weakref))來(lái)聲明一個(gè)函數。

注意這里是聲明而不是定義，既然是引用，那么就是使用其他模塊中定義的實(shí)體，對于函數而言，我們可以使用這樣的寫(xiě)法：

__attribute__((weakref)) void func(void);

,然后在函數中調用func()，如果func()沒(méi)有被定義，則func的值為0，如果func被定義，則調用相應func，在《程序員的自我修養》這本書(shū)中有介紹，它是這樣寫(xiě)的：

__attribute__((weakref)) void func(void);
void main(void)
{
    if(func) {func();}
}

但是在現代的編譯系統中，這種寫(xiě)法卻是錯誤的，編譯雖然通過(guò)(有警告信息)，但是卻不正確:

warning: ‘weakref’ attribute should be accompanied with an ‘alias’ attribute [-Wattributes]

警告顯示：weakref需要伴隨著(zhù)一個(gè)別名才能正常使用

這種弱符號、弱引用的擴展機制在庫的實(shí)現中非常有用。

我們在庫中可以使用弱符號和弱引用機制，這樣對于一個(gè)弱符號函數而言，用戶(hù)可以自定義擴展功能的函數來(lái)覆蓋這個(gè)弱符號函數。

同時(shí)我們可以將某些擴展功能函數定義為弱引用，當用戶(hù)需要使用擴展功能時(shí)，就對其進(jìn)行定義，鏈接到程序當中。

如果用戶(hù)不進(jìn)行定義，則鏈接也不會(huì )報錯，這使得庫的功能可以很方便地進(jìn)行裁剪和組合。

注意：C標準里根本沒(méi)有提到強、弱符號。這只是GCC這個(gè)實(shí)現定義的特性，在MS C編譯器里是不存在這個(gè)概念的。