とは "：-！！" Cコードで？

/usr/include/linux/kernel.hにあるこの奇妙なマクロコードにぶつかりました。

/* Force a compilation error if condition is true, but also produce a
   result (of value 0 and type size_t), so the expression can be used
   e.g. in a structure initializer (or where-ever else comma expressions
   aren't permitted). */
#define BUILD_BUG_ON_ZERO(e) (sizeof(struct { int:-!!(e); }))
#define BUILD_BUG_ON_NULL(e) ((void *)sizeof(struct { int:-!!(e); }))

何をし:-!!ますか？

これは、実際には、式eが0であると評価できるかどうかをチェックし、そうでない場合はビルドを失敗させる方法です。

マクロの名前は多少間違っています。それはBUILD_BUG_OR_ZERO、というよりはむしろ似ているべきです...ON_ZERO。（これが紛らわしい名前であるかどうかについて、時々議論がありました。）

次のような式を読む必要があります。

sizeof(struct { int: -!!(e); }))

1. (e)：式を計算しますe。

2. !!(e)：論理的に2回否定します：0if e == 0; それ以外の場合1。

3. -!!(e)：数値は、ステップ2からの発現を否定：0それがあった場合0。それ以外の場合-1。

4. struct{int: -!!(0);} --> struct{int: 0;}：ゼロの場合は、幅がゼロの匿名整数ビットフィールドを持つ構造体を宣言します。すべて順調で、通常どおり続行します。

5. struct{int: -!!(1);} --> struct{int: -1;}：一方、ゼロでない場合は、負の数になります。負の幅のビットフィールドを宣言すると、コンパイルエラーが発生します。

したがって、構造体の幅が0のビットフィールド（問題ありません）か、負の幅のビットフィールド（コンパイルエラー）のいずれかになります。次にsizeof、そのフィールドを取得しsize_tて、適切な幅（がゼロの場合eはゼロになります）を持つaを取得します。

一部の人々は尋ねました：なぜ単に使用しないのassertですか？

ここでのkeithmoの答えは良い応答です：

これらのマクロはコンパイル時テストを実装し、assert（）はランタイムテストです。

その通りです。カーネルの実行時に、以前に検出された可能性のある問題を検出する必要はありません。これはオペレーティングシステムの重要な部分です。コンパイル時に問題を検出できる範囲で、かなり良いです。

これ:はビットフィールドです。については!!、これは論理的な二重否定であるため0、falseまたは1trueで返されます。そして、これ-はマイナス記号、つまり算術否定です。

無効な入力に対してコンパイラーにbarfを実行させるのは、単なるトリックです。

考えてくださいBUILD_BUG_ON_ZERO。場合は-!!(e)、コンパイルエラーが発生し、負の値、と評価されます。それ以外の場合-!!(e)は0と評価され、幅0のビットフィールドのサイズは0になりsize_tます。したがって、マクロは値0のa と評価されます。

入力がゼロでない場合、ビルドは実際に失敗するため、名前は私の見方では弱いです。

BUILD_BUG_ON_NULLは非常に似ていますが、ではなくポインタを生成しますint。

一部の人々はこれらのマクロをと混同しているようですassert()。

これらのマクロはコンパイル時テストを実装しますassert()が、ランタイムテストです。

さて、私はこの構文の代替が言及されていないことにかなり驚いています。もう1つの一般的な（しかし古い）メカニズムは、定義されていない関数を呼び出し、アサーションが正しい場合はオプティマイザーを使用して関数呼び出しをコンパイルすることです。

#define MY_COMPILETIME_ASSERT(test)              \
    do {                                         \
        extern void you_did_something_bad(void); \
        if (!(test))                             \
            you_did_something_bad(void);         \
    } while (0)

このメカニズムは機能しますが（最適化が有効になっている限り）、リンクするまでエラーを報告しないという欠点があります。その場合、関数you_did_something_bad（）の定義が見つかりません。これが、カーネル開発者が負のサイズのビットフィールド幅や負のサイズの配列（後者はGCC 4.4でのビルドの破壊を停止した）などのトリックを使い始めた理由です。

コンパイル時のアサーションの必要性に同情して、GCC 4.3は、この古い概念を拡張できるerror関数属性を導入しましたが、選択したメッセージでコンパイル時エラーを生成します-不可解な「負のサイズの配列はもうありません」 "エラーメッセージ！

#define MAKE_SURE_THIS_IS_FIVE(number)                          \
    do {                                                        \
        extern void this_isnt_five(void) __attribute__((error(  \
                "I asked for five and you gave me " #number))); \
        if ((number) != 5)                                      \
            this_isnt_five();                                   \
    } while (0)

実際、Linux 3.9以降、compiletime_assertこの機能を使用するマクロが呼び出さbug.hれ、それに応じてほとんどのマクロが更新されています。それでも、このマクロは初期化子として使用できません。ただし、by ステートメント式（別のGCC C拡張）を使用すると、次のことができます。

#define ANY_NUMBER_BUT_FIVE(number)                           \
    ({                                                        \
        typeof(number) n = (number);                          \
        extern void this_number_is_five(void) __attribute__(( \
                error("I told you not to give me a five!"))); \
        if (n == 5)                                           \
            this_number_is_five();                            \
        n;                                                    \
    })

このマクロはパラメーターを1回だけ評価し（副作用がある場合）、「5を指定しないように言った！」というコンパイル時エラーを作成します。式が5に評価されるか、コンパイル時定数でない場合。

では、なぜ負のサイズのビットフィールドの代わりにこれを使用しないのですか？悲しいかな、現在、ステートメント式の使用には多くの制限があります。たとえば、ステートメント式が完全に定数である（つまり、完全に評価できる）場合でも、定数列挙子（列挙型定数、ビットフィールド幅など）としての使用を含みます。コンパイル時およびそれ以外の場合は__builtin_constant_p()テストに合格）。また、関数本体の外では使用できません。

うまくいけば、GCCがこれらの欠点をすぐに修正し、定数ステートメント式を定数初期化子として使用できるようになります。ここでの課題は、正当な定数式とは何かを定義する言語仕様です。C ++ 11は、このタイプまたはモノのみにconstexprキーワードを追加しましたが、C11には対応するものがありません。C11はこの問題の一部を解決する静的アサーションを取得しましたが、これらの欠点のすべてを解決することはありません。したがって、gccがconstexpr機能を-std = gnuc99＆-std = gnuc11などの拡張機能として使用できるようにして、ステートメント式での使用を許可できることを願っています。al。

0条件が偽の場合はサイズビットフィールドが作成されますが、条件が真/非ゼロの場合はサイズ-1（-!!1）ビットフィールドが作成されます。前者の場合、エラーはなく、構造体はintメンバーで初期化されます。後者の場合、コンパイルエラーが発生します（-1もちろん、サイズビットフィールドなどは作成されません）。