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[重点]linux 源码分析

linux 源码分析

Linux 内核源代码中的 C 语言代码

Linux 内核的主体是以 GNU 的 C 语言编写的，GNU 为此提供了编译工具

gcc。GNU 对 C 语言本身

(在 ANSI C 基础上)做了不少扩充，可能是读者尚未见到过的。另一方面，由

于内核代码，往往会用

到一些在应用程序设计中不常见的语言成分或编程技巧，也许使读者感到陌

生。本书并非介绍 GNU C

语言的专著，也非技术手册，所以不在这里一一列举和详细讨论这些扩充和技

巧。再说，离开具体的情

景和上下文，罗列一大堆规则，对于读者恐怕也没有多大帮助。所以，我们在

这里只是对可能会影响读

者阅读 Linux 内核源程序，或使读者感到困惑的一些扩充和技巧先作一些简

单的介绍。以后，随着具体

的情景和代码的展开，在需要时还会结合实际加以补充。

首先，gcc 从 C++语言中吸收了“inline”和“const”。其实，GNU 的 C 和

C++是合为一体的，gcc

既是 C 编译又是 C++编译，所以从 C++中吸收一些东西到 C 中是很自然的。

从功能上说，inline 函数的使用与#define 宏定义相似，但更有相对的独立性，

也更安全。使用 inline 函数也有利于程序调试。如果编译时不加优化，则这些

inline 就是普通的、独立的函数，更便于调试。调试好了以后，再采用优化重

新编译一次，这些 inline 函数就像宏操作一样融入了引用处的代码中，有利

于提高运行效率。由于 inline 函数的大量使用，相当一部分的代码从.c 文件移

入了.h 文件中。

还有，为了支持 64 位的 CPU 结构(Alpha 就是 64 位的)，gcc 增加了一种新

的基本数据类型“long

long int”，该类型在内核代码中常常用到。许多 C 语言都支持一些“属性

描述符”(attribute)，如“aligned”、“packed”等等;gcc 也支持不少这样的

描述符。这些描述符的使用等于是在 C 语言中增加了一些新的保留字。可是，在

原来的 C 语言(如 ANSI C)中这些词并非保留字，这样就有可能产生一些冲突。

例如， gcc 支持保留字 inline，可是由于“inline” 原非保留字(在 C++中是保

留字)，所以在老的代码中可能已经有一变量名为 inline，这样就产生了冲突。

为了解决这个问题，gcc 允许在作为保留字使用的“inline”前、后都加上

“__”(注意，是两个下划线)，因而“__inline__”等价于保留字“inline”。

同样的道理，“__asm__”等价于“asm”。这就是我们在代码中有时候看到

“asm”，而有时候又看到“__asm__”的原因。

gcc 还支持一个保留字“attribute”，用来作属性描述。如:

struct foo {

char a;

int x[2];

} __attribute__((packed));

这里属性描述“packed”表示在字符 a 与整形数组 x 之间不应为了与 32 位

长整数边界对齐而留下空

洞。这样“packed”就不会与变量名发生冲突了。由于在 Linux 的内核中使

用了 gcc 对 C 的扩充，很自然地 Linux 的内核就只能用 gcc 编译。不仅如

此，由于 gcc 和 Linux 内核在平行地发展，一旦在 Linux 内核中使用了

gcc，在其较新版本中有了新增加新扩充，就不能再使用较老的 gcc 来编译。也

就是说， Linux 内核的各个版本有着对 gcc 版本的依赖关系。读者自然会

问:“这样，Linux 内核的可移植性是否会受到损害,”

回答是:“是的，但这是经过权衡利

弊以后作出的决定。”首先，在可移植性与本身的质量之间，GNU 选择了以质

量为优先。再说，将 gcc

移植(其实就是扩充)到新的 CPU 上应非难事。回顾一下 Unix 的历史。最初

的 Unix 是以汇编和 B 语言书写的，正是因为 Unix 的需要才有了 C 语言。所

以，C 语言可说是 Unix 的孪生物。Unix 要发展，C 语言自然也要发展。对于

Unix 来说，C 语言不过是工具，而工具当然要服从目的本身的需要。其次，可

移植性问题看似重大，其实并不太严重。如前所述，目前的 Linux 内核源代

码已经支持几乎所有重要的、

常用的 CPU，gcc 支持的 CPU 就更多了。而且，gcc 还支持对各种 CPU 的交

叉编译。

如前所述，Linux 内核的代码中使用了大量的 inline 函数。不过，

这并未消除对宏操作的使用，内核

中仍有许多宏操作定义。人们常常会对内核代码中一些宏操作的定义方式感到

迷惑不解，有必要在这里

作一些解释。先看一个实例，取自 fs/proc/kcore.c 第 163 行。

00163: #define DUMP_WRITE(addr,nr) do { memcpy(bufp,addr,nr);

bufp += nr; } while(0) Linux 内核源代码情景分析

读者想必知道，do-while 循环是先执行后判断循环条件。所以这个定义意味

着每次引用这个宏操作

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