C語(yǔ)言進(jìn)階小技巧，弱符號(hào)和弱引用

__attribute__ 是一個(gè)編譯器指令，其實(shí)是 GNU C 的一種機(jī)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(cuò)誤檢查和高級(jí)優(yōu)化。

用于在 C,C++,Objective-C 中修飾變量、函數(shù)、參數(shù)、方法、類等。

• 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的優(yōu)化效果。
• 編譯器會(huì)根據(jù) __attribute__ 產(chǎn)生一些編譯警告，使代碼更規(guī)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(cuò)誤的使用 __attribute__ 指令，因?yàn)榻o編譯器提供了錯(cuò)誤的上下文，由此引起的錯(cuò)誤通常很難被發(fā)現(xiàn)。

在同一作用域下不能定義同一個(gè)變量或函數(shù)，很多C語(yǔ)言學(xué)習(xí)者都理所當(dāng)然地這么認(rèn)為。

這個(gè)其實(shí)是是有所偏頗的，GNU C對(duì)標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言進(jìn)行了擴(kuò)展，在GCC中，對(duì)于符號(hào)(在編譯時(shí)，變量和函數(shù)都被抽象成符號(hào))而言，存在著強(qiáng)符號(hào)和弱符號(hào)之分。

是的，是否支持這個(gè)特性是由不同的C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)決定的。

對(duì)于C/C++而言，編譯器默認(rèn)函數(shù)和已初始化的全局變量為強(qiáng)符號(hào)，而未初始化的全局變量為弱符號(hào)。

在編程者沒(méi)有顯示指定時(shí)，編譯器對(duì)強(qiáng)弱符號(hào)的定義會(huì)有一些默認(rèn)行為，同時(shí)開(kāi)發(fā)者也可以對(duì)符號(hào)進(jìn)行指定，使用"attribute((weak))"來(lái)聲明一個(gè)符號(hào)為弱符號(hào)。

定義一個(gè)相同的變量，當(dāng)兩者不全是強(qiáng)符號(hào)時(shí)，gcc在編譯時(shí)并不會(huì)報(bào)錯(cuò)，而是遵循一定的規(guī)則進(jìn)行取舍：

• 當(dāng)兩者都為強(qiáng)符號(hào)時(shí)，重復(fù)定義的報(bào)錯(cuò)：redefinition of 'xxx'
• 當(dāng)兩者為一強(qiáng)一弱時(shí)，選取強(qiáng)符號(hào)的值
• 當(dāng)兩者同時(shí)為弱時(shí)，選擇其中占用空間較大的符號(hào)，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(hào)至少不會(huì)造成諸如溢出、越界等嚴(yán)重后果。

在默認(rèn)的符號(hào)類型情況下，強(qiáng)符號(hào)和弱符號(hào)是可以共存的，類似于這樣：

int x;
int x = 1;

編譯不會(huì)報(bào)錯(cuò)，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(qiáng)符號(hào)轉(zhuǎn)換為弱符號(hào)，卻不能與一個(gè)強(qiáng)符號(hào)共存，類似于這樣：

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

編譯器將報(bào)重復(fù)定義錯(cuò)誤。

除了強(qiáng)符號(hào)和弱符號(hào)的區(qū)別之外，GNUC還有一個(gè)特性就是強(qiáng)引用和弱引用。

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

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

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(duì)于函數(shù)而言，我們可以使用這樣的寫(xiě)法：

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

,然后在函數(shù)中調(diào)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(diào)用相應(yīng)func，在《程序員的自我修養(yǎng)》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(xiàn)代的編譯系統(tǒng)中，這種寫(xiě)法卻是錯(cuò)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需要伴隨著一個(gè)別名才能正常使用

這種弱符號(hào)、弱引用的擴(kuò)展機(jī)制在庫(kù)的實(shí)現(xiàn)中非常有用。

我們?cè)趲?kù)中可以使用弱符號(hào)和弱引用機(jī)制，這樣對(duì)于一個(gè)弱符號(hào)函數(shù)而言，用戶可以自定義擴(kuò)展功能的函數(shù)來(lái)覆蓋這個(gè)弱符號(hào)函數(shù)。

同時(shí)我們可以將某些擴(kuò)展功能函數(shù)定義為弱引用，當(dāng)用戶需要使用擴(kuò)展功能時(shí)，就對(duì)其進(jìn)行定義，鏈接到程序當(dāng)中。

如果用戶不進(jìn)行定義，則鏈接也不會(huì)報(bào)錯(cuò)，這使得庫(kù)的功能可以很方便地進(jìn)行裁剪和組合。

注意：C標(biāo)準(zhǔn)里根本沒(méi)有提到強(qiáng)、弱符號(hào)。這只是GCC這個(gè)實(shí)現(xiàn)定義的特性，在MS C編譯器里是不存在這個(gè)概念的。