真正的Ｃ程序要從可移植性開始

注意以寫的文章，全部理論都是基於類Unix系統的C程序編寫。

##平臺可移植性

好的程序即便切換到任意操做系統平臺並使用任意的編譯器編譯，也不該該出現太多的警告，更不能出現編譯不經過的狀況了。

• 要編寫可移植性的代碼，首先要知道當前編譯的系統是什麼系統，通常都是經過編譯器內置的預編譯宏進行確認，以下：

//平臺檢測
#if !defined(__LINUX__) && (defined(__linux__) || defined(__KERNEL__) \
	|| defined(_LINUX) || defined(LINUX) || defined(__linux))
  #define  __LINUX__    (1)
#elif !defined(__APPLE__) && (defined(__MacOS__) || defined(__apple__))
  #define  __APPLE__    (1)
#elif !defined(__CYGWIN__) && (defined(__CYGWIN32__) || defined(CYGWIN))
  #define  __CYGWIN__   (1)
#elif !defined(__WINDOWS__) && (defined(_WIN32) || defined(WIN32) \
	|| defined(_window_) || defined(_WIN64) || defined(WIN64))
  #define __WINDOWS__   (1)
#elif !(defined(__LINUX__) || defined(__APPLE__) \
  || defined(__CYGWIN__) || defined(__WINDOWS__))
  #error "`not support this platform`"
#endif

• 肯定平臺後，定義一個宏。而後使用這個宏去進行預編譯處理，好比只有linux支持<sys/epoll.h>這個頭文件，以下：

#ifdef __LINUX__
  #include <sys/epoll.h>
#endif

##編譯器可移植性

• 除了平臺會關聯移植性，編譯器也會關聯，好比類Unix系統通常都使用gcc編譯器，而該編譯器提供了不少特性，首先肯定編譯器類型，以下：

//編譯器版本
/* gcc version. for example : v4.1.2 is 40102, v3.4.6 is 30406 */
#define GCC_VERSION (__GNUC__ * 10000 + __GNUC_MINOR__ * 100 + __GNUC_PATCHLEVEL__)

• 編譯器特性

  本人不是很厲害，如今僅僅使用下面兩個頗有用的特性。

  • 特性一：有的時候咱們須要知道printf()類函數輸入的參數是否合法，這樣能夠在編譯時就發出警告，而不至於由於格式錯誤發生運行時錯誤，那麼可使用以下編譯器提供的特性：

  //字符串格式化參數檢查
  #if !defined(__printflike) && defined(GCC_VERSION)
      #define __printflike(fmtarg, firstvararg) __attribute__((__format__(__printf__, fmtarg, firstvararg)))
  #endif

  • 特性二：因爲cpu在處理指令時，能夠讀取多條，特別是在處理條件跳轉指令時，若是能預判斷條件發送的機率，那麼就能夠提升處理指令的速度（這個原理我只只知其一;不知其二，因此不能詳細說出原理，瞭解到讀者請指教），以下：

    //邏輯跳轉優化
    #if GCC_VERSION
    /*條件大多數爲真，與if配合使用，直接執行if中語句*/
        #define likely(x)     __builtin_expect(!!(x), 1)
    /*條件大多數爲假，與if配合使用，直接執行else中語句*/
        #define unlikely(x)   __builtin_expect(!!(x), 0)
    #else
        #define likely(x)     (!!(x))
        #define unlikely(x)   (!!(x))
    #endif

• 使用編譯器特性進行編程

  • 定義一個格式化日誌輸出函數，請類比printf()的使用方式；在函數聲明後跟__printflike(6,7) 表面咱們要檢查類格式化函數的格式字符串從第六個參數開始，而被格式化的變參從第七個參數開始，以下：

  之後我討論個人這套日誌輸出系統，這裏的聲明中函數有些不一樣，之後我會說明。

  // 寫日誌
  // @param cfg 日誌配置數據
  // @param level 當前須要打印的日誌級別
  // @param func 該條日誌的輸出所在函數名
  // @param file 該條日誌的輸出所在文件名
  // @param line 該條日誌的輸出所在文件行
  // @param formate 該條日誌輸出的格式
  // @param ... 依據格式輸出的邊參列表
  // @return 0 成功; -1 失敗

int (SLogWrite)(SLogCfgT *cfg, const SLogLevelT *level, const char *func, const char *file, int line, const char *formate, ...) __printflike(6, 7); //正確的使用方式 ... /*默認日誌級別定義表/ extern const SLogLevelT g_slogLevels[]; /*默認日誌配置/ extern SLogCfgT g_slogCfg; (SLogWrite)(&g_slogCfg, &g_slogLevels[1], func, file, line, "%s", "test macro of __printflike(x, y)"); //錯誤的使用方式 (SLogWrite)(&g_slogCfg, &g_slogLevels[1], func, file, line, "%d", "test macro of __printflike(x, y)");

第一條調用不會發生警告，而第二條會發生警告，本來是但願將變參看成整數處理，但是卻傳入了一個字符串，這會產生一條編譯警告，而警告可能會使程序運行產生未知行爲，擔任有時候也不會出什麼問題，但有時會使程序蹦掉，因此不能存在僥倖心理。

- 條件預判斷。幾乎全部的C程序都須要檢查變量的合法性，好比咱們定義了一個結構體，可是可能忘記初始化結構體了，若是這樣交給函數處理，可能發送未知行爲，而致使錯誤的結果，甚至發生程序蹦掉。以下：
```c
...
struct T {
    void *data;
    ...
};
void deal(struct T *ptr) {
  int *data = (int*)ptr->data;
  printf("%d\n", *data);
}
struct T data;
deal(&data);
...

若是未初始化的data.data指向的是一個不可讀寫的指針地址，那麼在deal()中解引用必定會使程序引起段錯誤而蹦掉。下面咱們定義一系列宏，進行判斷，可是發生錯誤的狀況是甚少的，因此爲效率考慮，咱們在宏中使用likely()條件預判斷：

//魔數
// 結構體中設置一個magic的成員變量，以檢查結構體是否被正確初始化
#if !defined(OBJMAGIC)
#define OBJMAGIC (0xfedcba98)
//設置魔術
#define REFOBJ(obj)				 \
	({					 \
		bool _ret = false;		 \
		if (likely((obj))) {		 \
			(obj)->magic = OBJMAGIC; \
			_ret = true;		 \
		}				 \
		_ret;				 \
	})
//重置魔數
#define UNREFOBJ(obj)			     \
	({				     \
		bool _ret = false;	     \
		if (likely((obj) &&	     \
		(obj)->magic == OBJMAGIC)) { \
			(obj)->magic = 0;    \
			_ret = true;	     \
		}			     \
		_ret;			     \
	})
//驗證魔數
#define ISOBJ(obj) \
	(likely((obj) && (obj)->magic == OBJMAGIC))
//斷言魔數
#define ASSERTOBJ(obj) \
	(assert(ISOBJ((obj))))
#endif	/* if !defined(OBJMAGIC) */

使用以下：

struct T {
    int magic;
    void *data;
    ...
};
 void deal(struct T *ptr) {
    if(!ISOBJ(ptr)) return;
    int *data = (int*)ptr->data;
    printf("%d\n", *data);
}
void initobj(struct T *ptr, void *data) {
    if(!REFOBJ(&data) || !data) return;
    ptr->data = data;
}
...
struct T data;
int value = 1;
initobj(&data, (void*)&value);
//下個初始化不會再次初始化結構體
initobj(&data, (void*)&value);
deal(&data);

雖然每一個結構體必需要保留一個magic這個字段，會佔用一些時間和空間，但這樣作是值得的，至少你能夠少些不少代碼來證實這個結構體被正確的初始化過，能夠放心的使用。你應該保證你的初始化函數是預期的執行過。固然你也可使用ASSERTOBJ ()判斷結構體，在發現未初始化後，立馬abort()程序，而後根據日誌糾正錯誤，這至少比莫名的段錯誤要好不少。C就是這樣，你要作不少工做來保證你的程序的正確性，這個是你的職責所在，不能嫌麻煩。關鍵是你要以何種靈活簡單高效的方法來作這個事情。

##接下來討論什麼

在多核cpu流行的今天，多線程編程是必不可少的技能，而在原子操做是多線程裏佔很重要的地位，下一節咱們將討論原子操做的運行，並用原子操做實現一個比較高級的同步鎖，該鎖能很好的檢查死鎖，並將其修復，並且速度比起POSIX的互斥量快不少，而切比起自旋鎖也多了檢查死鎖和能夠遞歸操做的特性。