言語CおよびC ++の拡張。 パート1

この記事（および一連の記事が期待されること）は、ほぼすべてのコンパイラーに存在するCおよびC ++言語の非標準の拡張機能について説明しています。



言語拡張機能は、標準の一部ではない追加の機能および言語の機能ですが、コンパイラーによってサポートされています。 これらの拡張機能の調査は非常に興味深いです-主にゼロから発生したものではないためです。 各拡張機能は、多数のプログラマが緊急に必要な結果です。 そして、私は二重に興味があります-私はプログラミング言語が好きで、自分で開発しているため、多くの場合、私のアイデアの多くは言語拡張機能で実装されています。 CおよびC ++言語標準は非常にゆっくりと開発されており、拡張機能の説明を読んで、「うーん、これは明らかです！ なぜこれがまだ規格にないのですか？」



言語拡張機能は、このような「灰色」の影の領域であり、通常はほとんど記述せず、ほとんど知識がありません。 しかし、これはまさに彼女を面白くするものです！



汎用コンパイラーgcc、msvs、clang、intel、embarcadero、iarおよびkeilマイクロコントローラー用のコンパイラー、そして可能であれば他の多くのコンパイラーを検討することを事前に言うことができます。 GCCのほとんどの拡張機能は驚くことではありません。無料の開発はさまざまな言語機能の実装に貢献します。 さらに、GCC拡張機能に関する情報はすべて1か所で収集され、他のコンパイラに関する情報は少しずつ収集する必要があります。 それでは、GCCから始めましょう。

C言語拡張

式としての制御ステートメントとコードブロック

最も明白なアイデアであり、現代のハイブリッド（命令機能）言語で力と主に適用されます。 コードブロックは、式の値である場合があります。 値は、このコードブロックの最後の式の値です。

int q = 100 + ({ int y = foo (); int z; if (y > 0) z = y; else z = - y; z; });
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

ローカルタグ

goto演算子に使用されるラベルには、デフォルトで機能によって制限されるスコープがあります。 時には-たとえばマクロを展開する場合-これは安全ではなく、ラベルの範囲を現在のコードブロックに制限することをお勧めします。 このようなラベルには、 __label__キーワードを使用した事前の宣言が必要です。 ラベル自体は通常の方法で宣言されますが、そのスコープはブロックであり、関数ではありません。

値としてのラベル

goto演算子に関連する別の興味深い強力な低レベル機能は、値としてラベルを使用することです。 実際、この機能は、ラベルがコード内の単なるアドレスであるアセンブラーにも存在します。 しかし、GCCは特別なラベルタイプを拒否し、ラベルをvoid *タイプに変換する目的で、何らかの理由で単項演算子&&が導入されました。 それはとても素敵でハッキーに見えます：

 static void *array[] = { &&foo, &&bar, &&hack }; goto *array[i];
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

Dijkstraのファイリングでは、goto演算子はほとんどのプログラマーに好まれません。 多くの場合、これは本当に正当化されますが、Cがハッカー言語であることを忘れないでください。つまり、制限よりも機会を好むというイデオロギーを持っているということです。 また、特定の場所（オペレーティングシステムのカーネルなど）でgotoが必要な場合は、アセンブラを挿入するよりもgotoを使用することをお勧めします。 そして、コードを台無しにしたり判読不能にしたりする方法は非常に多くありますが、中でもgotoは最初からは程遠いものです。

入れ子関数

C ++のLambda関数は、C ++ 11でのみ登場しました。 一方、Turbo Pascalでも、1つの機能を別の機能に投資することができました。 C ++とクラスの出現により、何も変わっていません-クラスを関数や他のクラスにネストすることはできましたが、関数をネストすることはまだ許可されていませんでした。 GCCは言語のこの厄介な非対称性を修正します。



入れ子関数は、変数の受け入れへのアクセスをサポートしますが、C ++ラムダとは異なり、「クロージャ」の明示的な指示を必要としません。また、高レベル言語のラムダとは異なり、自動的にそのような「クロージャ」を編成しません。 別の興味深い機能は、ネストされた関数から埋め込み関数に移動することです。 これは、例外をスローするタイプに似ています。

可変数の引数を持つ呼び出しを別の関数にリダイレクトする

関数への可変数の引数を可変数の引数を持つ別の関数に転送するように設計された特別な言語構成体、および引数の数に関する情報は必要ありません。 ご存じのとおり、マクロva_start（）、va_arg（）、va_end（）、およびタイプva_listは、Cで可変数の引数を処理する標準的な方法です。 この方法は、Cの関数の引数が逆の順序でスタックに書き込まれ、これらのマクロが単にスタックメモリへのアクセスを提供するという事実に基づいています。 しかし、この拡張機能では、明らかに新しいことがわかります。 これは何？



void * __builtin_apply_args（） -関数はスタックにメモリを割り当て、呼び出し元の関数の引数をそこにコピーします。



void * __builtin_apply（void（* function）（）、void * arguments、size_t size） -関数は__builtin_apply_argsを使用して作成されたデータブロック、関数へのポインター、およびそのスタックのサイズを受け入れます。 関数呼び出しの内部では、渡された引数で形成されます。 関数から返された戻り値を格納するスタック上のデータブロックを返します。



void __builtin_return（void * result） -関数は通常の戻り値を置き換え（つまり、このビルドインの後、コードは実行されなくなります）、結果にパックされた関数の結果を返します。



したがって、メカニズムは基本的にva_listとは異なり、vバージョン（つまり、vprintfなどのva_listを受け入れるバージョン）を持たない可変数の引数を持つ関数がある場合に適用できます。



しばらくの間、インライン関数でのみ使用される2つの組み込み関数があります。これらは常に厳密にインライン化されます（通常のインライン関数のようにコンパイラを計算するためではありません）。



__builtin_va_arg_pack（）は、名前のない引数のリスト全体を表します。 このビルトインは、可変長引数リストの代わりに直接使用されます。

__builtin_va_arg_pack_len（）は、名前のない引数の数を返します。



インラインバインディングの要件から推測できるように、これらの組み込み関数はコンパイル段階でより多く動作し、スタックでの操作などはありません。 実行時に実行されません。

Typeof演算子

コンパイル段階の演算子は、式のタイプを返します。 同様のdecltype演算子がC ++に登場したのはそれほど前ではありません。 ただし、C ++ではなくSI拡張機能を検討していることを思い出してください。 （もちろん、gcc c ++でも利用可能です）

短縮された条件演算子

式：

 x ? x : y
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

以下に減らすことができます。

 x ? : y
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

これは、特にx自体が長い式である場合に便利な表記法です。 ちなみに、この形式はエルビス演算子と呼ばれ、 エルビス演算子が最初のオペランドをブールにキャストし、それを偽と比較するという点でNull Coalescing_operator （たとえばC＃に存在）とは異なり、 ヌル合体はオペランドを厳密に特別なNULL値と比較します。

__Int128およびlong long型

128ビットおよび64ビット整数のもう1つの明らかな拡張。 long long型は、CとC ++の両方で標準化されていますが、128ビット数の標準はまだありません。 それがどうなるのか、それから何と呼ばれるのだろうか？ long long longとunsigned long long long？

複雑な

言語レベルでのあらゆるタイプの複素数のサポート。 そのような型を言語に導入することが理にかなっているとは思いませんが、これはsiであり、ネイティブオブジェクト、コンストラクター、テンプレートなどはないことを思い出してみましょう（しかし実際にはテンプレート型です）。 この言語では、接尾辞 'i'および 'j'（これは同じことです）、__ real__および__imag__演算子、および一連の補助関数のサポートが導入されました。



十分に深い言語サポートにより、言語に何を含めるべきかを考えることができるため、コンパイラーに直接埋め込むことなく、このような特殊な型を快適に実装および使用できます。

浮動小数点型、半精度

追加の浮動小数点型：__float80、__ float128、__ fp16。

実際、 IEEE 754標準を開くと、よく知られているfloatとdouble（他の誰かが覚えている場合はlong double）よりも少し多くの型があることがわかります。

10進浮動小数点数

浮動小数点数のもう1つの興味深い形式は、2ではなく10に基づいています（上記のリンクを参照してください。これらの形式もあります）。 場合によっては、古典的な浮動小数点数と倍精度は、学位の内部底が2であり、数値のテキストレコードが10進数（つまり10進数）であるという事実に関連する面白いエラーを与えることを思い出させてください。 たとえば、0.1 + 0.2！= 0.3



基数10の浮動小数点数は、財務計算で使用されます。このようなエラーは蓄積されず、金銭の流出につながりません。

六角フロート

これは、16進浮動小数点数を書き込む方法です（10進表記を使用すると、一部の数値を正確に書き込むことができないという事実にも関連しています）。 16進数字に使用される文字「e」の代わりに、文字「p」が指数表記に使用されます。 この番号0x12c0a34.f09de78p3はどうですか？ 私の意見では、非常にハッキーです。

不動点

固定小数点数は、GCCのもう1つの便利な拡張機能です。 プラットフォームによってはFPUがない場合があり、固定小数点の計算がより高速で便利な場合があります。 低レベルでは、これらは通常の整数であり、カテゴリの価格は一般に受け入れられているものとは異なります。 理論的には、整数部分と小数部分の任意の比率を解決できましたが、GCCは_Fractおよび_Accumタイプの修飾子に実装されたメインワードサイズ（2、4、および8バイト）に特定の比率を採用しました。 さらに、何らかの理由でこの機能がすべてのコンパイラに含まれているわけではないため、実際にこの機能を検証することはできませんでした。



別の_Sat修飾子は飽和の計算に使用されます-これは処理オーバーフローの特別なモードで、計算結果が特定の型の範囲に収まらない場合、この型で可能な最大値または最小値が変数に保存されます。 精度は失われますが、記号を介した遷移はないため、場合によっては望ましい場合があります（色、音などの処理）

名前付きアドレススペース

複数のアドレス空間を持つアーキテクチャにとって非常に便利です。 たとえば、異なるマイクロコントローラー用。 RAM、フラッシュ、eeprom、これらすべてがいくつかのバンクにあります。 そして、アドレス空間ごとの独立したアドレス指定システム。

長さがゼロの配列

構造が可変長オブジェクトのヘッダーである場合、最後の要素として構造で使用されます。 低レベルのコードには非常に便利です。 これらの場合、（他のコンパイラで）拡張機能が利用できない場合、1つの要素の配列を作成する必要がありました。これは一般に正しくありません。オブジェクトの可変長はゼロかもしれません。 また、余分なサイズは不必要なメモリ割り当てなどにつながる可能性があります。

空の構造

そのような構造が公式に許可されているC ++とは異なり、Cでは拡張機能です。 また、Cでは、何らかの理由で1バイトであるC ++とは異なり、サイズ（sizeof）は実際にはゼロです。

実行時に決定される配列

明らかなこと。 スタック上のメモリを割り当てる関数alloca（）があります。 彼女を解放する必要はありません。 GCCは、言語レベルでこの方法で配列を宣言する機能を追加します。

 void foo(int n) { int arr[n]; }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

さらに、GCCでは、可変長配列フィールドを持つネストされた構造を宣言できます！

 void foo (int n) { struct S { int x[n]; }; }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

また、可変長配列を使用した関数（長さは関数の引数リストに示されています）：

 void foo(int len, char data[len][len]) { /* ... */ }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

そして、配列の後に長さを指定したい場合、これは可能です！ GCCは、関数引数のリストに予備変数宣言用の特別な構文を導入しています。これは、他の多くのアプリケーションにとって非常に興味深い方法です（ただし、これは別のトピックです）。

 void foo (int len; char data[len][len], int len) { /* ... */ }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

可変引数マクロ

このようなマクロは、標準のC99およびC ++ 11で登場しました。 それらは以前にGCCに登場しました。 標準バージョンに関連して、いくつかの改善もサポートされています。 実際、可変数のパラメーターを持つマクロは、可変数の引数をマクロに渡し、これらの引数のパッケージを単一のユニットとして使用して、可変数の引数をサポートする他の言語エンティティ（関数、他のマクロ、C ++テンプレート）。 マクロ宣言では、引数のパッケージは3つのドット「...」として指定され、本体では識別子__VA_ARGS__として指定されます 。



拡張機能について説明します。 まず、3つのポイントと__VA_ARGS__の代わりに、3つのポイントで宣言されているがそれらなしで使用される通常の名前を使用できます。 これにより、コードの可読性が向上し、一般的にそれ自体が非常に美しいアイデアになります。

 #define LOG(args...) fprintf (stderr, args)
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

2番目は、「最後のコンマ」を使用した正しい作業です。 コード生成（およびマクロはコード生成でもあります）では、オブジェクトのリストの最後にコンマが表示されると、必然的に状況が発生します。 知的言語では、プログラミング言語はこの状況を正常と見なすべきですが、残念ながらほとんどの言語（Cを含む）はこれをエラーと見なします。 したがって、松葉杖が発明されました-特別な構文## __ VA_ARGS__。引数のパッケージが空の場合にコンマを削除します。

プリプロセッサで文字列をラップするための軽量ルール

プリプロセッサ自体は非常にく危険なものです（さまざまな記事へのコメントで定期的に言及しています）。 しかし、それができたら、いくつかの厳しい要件を緩和することは非常に論理的です。 特に、Cプリプロセッサは非常に奇妙で愚かなバックスラッシュ構文を使用して複数行マクロを実装します。 この拡張機能を使用すると、バックスラッシュの後に空白文字を含めることができます（文字は表示されないため、コードの編集中に誤って入力しても気づかない場合があります）。

非左辺値配列のインデックス付け

今では明らかなように見えますが、C90では何らかの理由で非左辺値配列にインデックスを付けることができませんでした。 幸いなことに、これはC99とC ++の両方で可能です。

void *ポインターと関数ポインターを使用した算術演算

このようなポインターでの算術演算は許可されています。 アドレス指定されたオブジェクトのサイズは1バイトであると想定されます（ただし、これは奇妙な結果を意味します：sizeof（void）と機能タイプのsizeofは1 ...これは良くありません）。

修飾子を持つ配列へのポインター

GCC Cの修飾子（constおよびその他）を持つ配列へのポインターを使用した作業を実装するための標準との微妙な違い

非定数の初期化子

明らかなことですが、標準では、非定数オブジェクトを初期化リスト（中括弧）で使用することはできません。 この拡張機能はこの機会を開きます：

 foo (float f, float g) { float beat_freqs[2] = { fg, f+g }; /* ... */ }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

複合リテラル

誰もがさまざまな角度からアプローチしますが、完全に、取消不能かつ正確にそれを実現することはできません（これが最も重要です）。 配列、関数、および共用体のオブジェクトとして使用できる複合リテラル-初期化だけでなく、単にコードでも-割り当て、関数への引数として渡すため。

 obj = ((struct foo) {x + y, 'a', 0}); char **tbl = (char *[]) { "x", "y", "z" };
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

このようなリテラルの場合、対応するタイプの一時オブジェクトが作成され、式に参加します。 したがって、たとえば、これは可能です（定数は左辺値ではないため、不可能に思えます）。

 int i = ++(int) { 1 };
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

初期化リストの指定された要素

初期化リストのもう1つの美しい拡張機能-リスト内では、行内のすべての要素だけでなく、記述子の構文を使用して特定の要素も指定できます。 配列の場合、これらは要素インデックスが示されている単項角括弧です。 だから

 int a[6] = { [4] = 29, [2] = 15 };
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

と同等：

 int a[6] = { 0, 0, 15, 0, 29, 0 };
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

範囲を使用できます：

 int widths[] = { [0 ... 9] = 1, [10 ... 99] = 2, [100] = 3 };
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

構造の場合、単項ドットを使用した同様の構文が使用されます。

 struct point p = { .y = yvalue, .x = xvalue };
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

両方のタイプの指定子を混在させることができ、両方の指定子と同じ初期化リスト内の要素のみを使用できます。

 struct point ptarray[10] = { [2].y = yv2, {33,44}, [2].x = xv2, [0].x = xv0 };
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

ところで、この拡張機能はC ++で実装されておらず、標準にドラッグされていません。 残念なことに、これは最も美しい拡張機能の1つであり、C ++ではなくCにあるものの1つです。

ケースの範囲

caseステートメントとしてswitchステートメントで範囲（省略記号付き）を使用する機能：

 switch(c) { case 'A' ... 'Z': /* ... */ break; }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

おもしろいですが、GCCの著者は、省略記号をスペースで囲むことをお勧めします。そうしないと、整数の解析に問題がある可能性があります（おそらく、数値が実数として認識されることを恐れています）。 適切な解析では、これはすべきではなく、同じ文字で始まる短い演算子よりも長い演算子が優先されるべきです。 まあ。

ユニオンのメンバーであるオブジェクトをユニオン型に変換する

組合がある場合：

 union foo { int i; double d; };
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

intおよびdoubleオブジェクトの型を明示的に型fooにキャストできます。

  union foo u; int x; double y; u = (union foo) x; u = (union foo) y;
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

同様に、引数を関数に渡す場合：

 void hack (union foo); hack ((union foo) x);
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

変数宣言とコードの混合

C90のC ++でよく知られているものも拡張機能です（C99では標準に含まれていました）。

関数、変数、型、ラベル、列挙、制御演算子の属性

特別なキーワード__attribute__ 。これにより、コンパイラー定義の属性（メタ情報）をさまざまな言語構成要素に割り当てることができます。 キーワードの後に​​、属性名が括弧で示されています。 属性は大きく異なる場合があります。 一部の属性は一般的であり、他の属性は特定のアーキテクチャに固有のものです。 属性には、属性名の後にかっこで囲まれた引数を含めることもできます。 ここにいくつかの属性があります（実際、多くの属性があり、おそらく、このトピックは別の記事に値します）。



機能属性：

noreturn、-関数は制御を返しません。

pure-副作用のない関数（値は引数のみに依存します）、

format-形式文字列printfのスタイルの引数があります。

ラベル属性：

未使用-ラベルはgotoでのナビゲートに使用されません。

ホット-タグ付けの可能性が高い

コールド-タグ付けの確率は低い

列挙要素の属性

非推奨-要素の使用は推奨されていません。コードで使用された場合、警告が表示されます

演算子の属性

fallthrough-switch / caseステートメントで使用され、breakの代わりに設定して、意図的にブレークがないことをコンパイラに示します。

可変属性

整列（N）-指定

古いスタイルの関数定義でプロトタイプを宣言する

古いCとの互換性の松葉杖。これにより、新しいスタイルで関数のプロトタイプを宣言できますが、関数の本体は古いスタイルで定義されます（型のない括弧内の引数、型で引数を分離し、中括弧で本体を分離）。

C ++スタイルのコメント

あなたはそれを信じないでしょうが、一般的に言えば、それは拡張機能でもあります-単一行コメントがまだC標準に含まれていなかった古代から残されたものです。 はい、そういう時がありました。

識別子のドル記号

これが理にかなっているかどうかはわかりませんが（演算子記号はほとんどありません）、そのように-文字、数字、アンダースコアとともに識別子にドル記号を使用できます。

エスケープ記号

文字列または文字リテラルで「\ e」を使用して、文字を挿入します。 文字はポータブル文字セットに含まれていませんが、POSIXにリストされていない他の制御文字よりも頻繁に必要になるようです。

型または変数フィールドのアライメントのクエリ

__alignof__キーワードは、あるタイプのフィールドまたはあるタイプのフィールドに必要なアライメントを返します。 アライメント1-バイト境界に沿った（可能な限り最小）、2-ワード境界に沿った、4-ダブルワード境界に沿った、など

インライン関数

これは、Cに移植されたC ++のよく知られた機能です。

volatileを使用する

GCCでvolatileを使用するいくつかの機能。 好奇心から-コードにこれが含まれている場合：

 volatile int *ptr; /*...*/ *ptr;
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

GCCは、これをptrが指すメモリからの読み取りとして解釈し、適切なコードを生成します

アセンブリ挿入物の使用

GCCでのアセンブラーインサートの使用を検討。私が知っている限り、アセンブラー挿入のトピック自体は標準の一部ではなく、ここで説明するのに十分なほど広範です。アセンブラーの挿入は、一般に別の言語の挿入の特殊なケースであると言わなければなりません。2つの構文の交点であり、場合によっては互換性がないこともあります。どうやらこの理由で、GCCアセンブラーの挿入は文字列のような引用符で囲まれています。

ヘッダーファイルの代替キーワード

別の規格との互換性のある松葉杖のようなもの。__const __、__ asm__などの単語

不完全な転送

要素なしでenumを宣言できます。このタイプの変数は宣言できませんが、そのような列挙へのポインターは宣言できます。構造および関連付けとの類推により、リストの名前の予備宣言の可能性のために作成されました。

文字列としての関数名

これらはCでの反射の基礎です。識別子__FUNCTION__（または__func__）および__PRETTY_FUNCTION__には、それらが使用される関数の名前が含まれています。__PRETTY_FUNCTION__には、拡張名（署名）が含まれます。

呼び出し関数のアドレスとスタックフレームの取得

関数呼び出しスタックへのアクセスを実装します。特別な組み込み関数（組み込み）を使用して、目的のレベル（呼び出し側関数、呼び出し側を呼び出した関数など）の戻りアドレス、および関数とすべての呼び出し側関数のスタックフレームのアドレスを取得します。

ベクトル命令の拡張

多くのプロセッサは、ベクターデータタイプと命令をサポートしています（たとえば、SIMD-単一命令、複数データ）。



この拡張機能は、vector型の宣言（vector_size属性を使用）と、これらの型に対する通常の操作の使用をサポートします。型は基本的に配列ですが、その操作は通常の変数の操作に似ています。ただし、配列のようにインデックスを作成できます。

 typedef int v4si __attribute__ ((vector_size (16))); v4si a = {1,2,3,4}; v4si b = {3,2,1,4}; v4si c; a = b + 1; // a = b + {1,1,1,1}; a = 2 * b; // a = {2,2,2,2} * b; c = a > b; // c = {0, 0,-1, 0} c = a == b; // c = {0,-1, 0,-1}
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

特別な組み込み関数__builtin_shuffleは、ベクトル内の要素を再配置したり、インデックスマスクに従って2つから1つのベクトルを形成するためにも使用できます。

  v4si a = {1,2,3,4}; v4si b = {5,6,7,8}; v4si mask1 = {0,1,1,3}; v4si mask2 = {0,4,2,5}; v4si res; res = __builtin_shuffle (a, mask1); /* res is {1,2,2,4} */ res = __builtin_shuffle (a, b, mask2); /* res is {1,5,3,6} */
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

offsetofの特別な構文

構造体の先頭からのバイト単位のフィールドオフセットを返すoffsetof演算子は、次の形式のマクロで実装できます。

 offsetof(s, m) (size_t)&(((s *)0)-›m)
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

ただし、これはC標準では未定義の動作であり（ゼロ参照解除のため）、さまざまな不要なコンパイラ警告が発生します。したがって、組み込み関数__builtin_offsetofを使用してoffsetofを実装します

さまざまな組み込み関数（builtins）

この概念が独立したエンティティとして目立つことはめったにありませんが、無駄です。組み込み関数は、言語キーワードと通常の関数の中間であり、どこでも使用されます。ほとんどのプログラマーは、その性質についても考えていません。



たとえば、サインサイン（）。視覚的には、この関数は関数のように動作します（アドレスを取得することもできます）。ただし、コンパイラレベルでは、このコンストラクトは関数呼び出しではなく1つ以上のアセンブラーFPU命令に変換されます（浮動小数点をサポートしないアーキテクチャのFPUエミュレーションの場合を除く） ）このような関数は組み込み関数と呼ばれ、コンパイラーによって直接生成されます。これにより、ライブラリー関数では利用できない機能を実装できます。これらには、アトミックメモリアクセス、算術オーバーフローのチェック、Cilk Plus拡張、数学関数、特定のプラットフォームやプロセッサを操作するための多くの関数などが含まれます。

プラグマ

プラグマは、一般的な場合にソースから直接コンパイルプロセスを細かく制御するためのディレクティブです。プリプロセッサと言語自体の両方に起因する可能性があります（実際、どこかに明確に帰属させることは難しく、プリプロセッサは長い間言語に統合されています）。GCCは、汎用プラグマとプラットフォーム固有プラグマの両方をサポートしています。このトピックは大きくて興味深いものであり、組み込みのものであるため、別のパートで説明することもできます。

構造と関連付けの名前のないフィールド

構造と関連付けでは、ネストされた名前のない構造と関連付けを宣言できます。これらのネストされた構造と関連付けのフィールドは、直接利用できます。

 struct { int a; union { int b; float c; }; int d; } foo; foo.b = 10;
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

これは、構造に名前がない場合にのみ機能することに注意してください。名前を付けて、そのようなアナウンスメントが包括的なネームスペース内のネストされた構造の宣言に変わる場合、つまり、ネストロジックはデータのネストからネームスペースのネストに変わります。



また、コンパイラオプションでPlan9拡張モード（ "-fplan9-extensions"）を有効にすると、Goでのみ使用できる機能を実行できます。いくつかの構造を他の構造に埋め込むことができます。構造体フィールドでは、別の構造体のフィールド全体を埋め込み、独自の構造体フィールドとして参照できます。C++継承とは異なり、フィールドを埋め込む場所を正確に指定できます（低レベルの目的にとって重要です）。

 typedef struct { int a; } s1; //     typedef' typedef struct { int x; s1; int y; } s2; s2 obj; obj.a = 10; //    
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

スレッドローカル変数

基本的に、スレッドローカルストレージのスレッドメモリ領域に格納される静的スレッド変数。ストリームやTLSなどが存在する場合は、そこに変数を宣言するためのキーワードが必要です。

バイナリリテラル

70年代にC言語とともに登場するはずだった最も単純で最も明白なものの1つ。しかし、表示されませんでした。定数には、接頭辞「0b」が使用されます。



公式の方法がありますが、8進定数の場合、接頭辞「0o」を入力する価値があることに注意してください。先行ゼロの書き込みメソッドはひどいです。

GCC C ++拡張機能

volatileを使用する

GCC C ++でvolatileを使用するいくつかの機能、Cとの違い

制限付きポインター（C99から）

restrictキーワードを使用すると、プログラマは、宣言されたポインターが他のポインターが指し示していないメモリーのブロックを指していることをコンパイラーに伝えることができます。複数のポインターが1つのメモリブロックを指さないという保証は、プログラマーによって与えられます。同時に、最適化コンパイラはより効率的なコードを生成できます。



GCC拡張機能では、制限リンクを作成してthisポインターに適用することもできます。

あいまいなリンケージ

C ++の一部の構造では、オブジェクトファイルにスペースが必要であり、複数の翻訳単位で同時に表示できます。これらは、インライン関数、仮想関数テーブル（VTables）、type_infoオブジェクト、およびテンプレートのインスタンス化結果です。GCCは、オブジェクトファイルのCOMDATセクションでのそのようなオブジェクトの配置をサポートします。これにより、リンク段階での重複オブジェクトが排除されます。

インターフェースおよび実装プラグマ

このようなプラグマを使用すると、オブジェクトがインターフェイスであるか実装であるかをコンパイラに明示的に伝えることができます。「無限リンク」への追加の松葉杖。

インスタンスパターン

GCCでテンプレートをインスタンス化する方法。特定のテンプレートパラメータに対して、各テンプレートインスタンスの1つのコピーのみが生成されることを保証するメソッド。トピックは大きいので、ここで言及します。

クラスのメンバー関数へのポインターから関数ポインターを取得する

操作 '-> *'および '。*'に関連付けられた機能の明らかな拡張。低レベルのクラスフィールドへのポインターがクラス内のこのフィールドのバイトオフセットである場合、メソッドポインターは本格的な関数ポインターであり、GCCはメソッドポインターの型を通常の関数ポインターにキャストする機能を追加します。

C ++属性

一部の属性（__attribute__キーワードで指定）は、C ++にのみ適用できます。いくつかの例：abi_tag-変数名と関数名のマングリングを指定する方法。init_priority-グローバルオブジェクトの初期化優先順位。

複数の機能バージョンの宣言

好奇心opportunity盛な機会。ターゲット属性を使用すると、プロセッサの特性（たとえば、1つまたは別のコマンドセット、1つまたは別のプロセッサモデルなどのサポートの可用性）に応じて、同じ関数の複数のバージョンを宣言できます。条件付きコンパイルに多少似ていますが、すべての関数がコンパイルされ、実行時に必要な関数が選択されます。

関連付けられた名前空間

この機能は、インライン名前空間と同等です（したがって、非標準の実装はGCCの将来のバージョンで削除されます）。

タイプ特性

コンパイル時にさまざまなタイプの情報をコンパイルできる特別な構造のコンパイラレベルのサポート。それらの多くがあり、おそらくこのトピックを個別に検討するのが理にかなっています（特に、テンプレートに実装された類似の構造やD言語の類似の構造と比較して）。これが何であるかを明確にするために、ここにいくつかの要素があります。

 __is_abstract (type) __is_base_of (base_type, derived_type) __is_class (type) __is_empty (type) __is_enum (type) __is_literal_type (type)
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

C ++の概念

最も強力な機能。残念ながら、最新の（C ++ 17）標準に該当しませんでした。テンプレート引数に明示的に制限を設定する方法（つまり、テンプレートの一意の入力を導入する）により、メタプログラミングをより簡単に、より理解しやすくします。

推奨されないか、既に削除された機能

おもしろい。 これらの機能は削除されるか、使用が推奨されていないと宣言されており、まもなく削除されます。

• G++ void* .
• '<?', '>?', '<?=' '>?=' ( , )
• ( )
• new
• float complex ( )
• implicit typename extension ( )
• , typedef' ,
• . , ?
• 浮動小数点型クラスの定数フィールドをクラス宣言で直接初期化します。標準では、整数フィールドと列挙のみが可能です。

下位互換性

以前のバージョンのC ++およびCとの下位互換性のいくつかの機能。これらの機能は、特別なコンパイラオプションに含まれています。

• forループで宣言された変数は、以前はループ外で使用できました。-fpermissiveオプションを使用すると、古い動作を返すことができます。
• 古いCヘッダーファイルにはextern "C"コンストラクトが含まれていませんでした。特別なコンパイルモードでは、このようなすべてのファイルをC言語ファイルと見なすことができます。

今のところすべてです。

ご覧のとおり、一部の拡張機能は拡張機能と呼ばれることさえほとんどありません：これらはよく知られている機能であるか、さらに悪いことに、一部の古代および継承された標準との互換性を確保し、言語設計の失敗した決定を回避するように設計された松葉杖などです



同時に、他のものは言語機能の真の真珠であり、それらが標準に含まれていないのは残念です。