Diskuze – Lekce 4 - Makra v jazyce C

Požadavek "neodkazovat se pomocí pointeru" nelze brát v úvahu, jsme v C. Na proměnnou j se nikdy nemusím odkázat a stejně vím, kde je a mám na ni pointer (v tom lepším případě, v tom horším mám pouze pointer).

const int i = 1;
const int j = 2;

int *pj = &i + 1;

Klíčová věc je, jak je konstanta definovaná a kde bude uložená. Díky tomu, jsem clang donutil chovat se pokaždé jinak, stále je to ale deterministické chování.

Naprosto klíčová věc jsou ale optimalizace. A tady je kámen úrazu a důvod, proč je takový kód nekorektní. Vygenerovaný kód se bude chovat odlišně v závislosti na typu optimalizace a dokonce i zařízení, na kterém poběží. Jedny z nejtěžších chyb, které občas musím hledat, jsou pády aplikace, která skvěle běží v simulátoru na core i7, ale na armv7 "bezdůvodně" padá. Na tom není nic nedeterministic­kého, stačí vědět, co se děje na úrovni kompilátoru.

Špatně jsem se vyjádřil. Myslel jsem tím, že pokud se kdekoli v kódu objeví tento řádek z tvého příkladu, tak i při zapnutých optimalizacích bude konstanta umístěna v paměti, protože se už pracuje s její adresou.

int *pj = &i + 1;

Pokud se konstanta použije například jenom v operaci přiřazení nebo porovnání, tak se při zapnutých optimalizacích nemusí v paměti objevit vůbec a je v kódu přímo nahrazena její hodnotou.

Doporučený zápis na začátku článku ve skutečnosti není úplně bezpečný.

// správný zápis
#define SQR(a) (a)*(a)

Uvedu to na jednoduchém příkladu

#define Secti(a,b)  (a)+(b)
int x = 2 * Secti(2,2);

Na první pohled by se zdálo že Secti vrátí hodnotu 4 a po vynásobení dvěma bude výsledek 8.
Makro se ale rozbalí na:

int x = 2 * (2) + (2);

takže výsledek bude 6.
Makra toho typu by se **vždy **měla závorkovat takto

#define Secti(a,b) ((a)+(b))

a proc vadi ze se zapise constanta do pameti (v pripade ze se na ni &promenna referencujes)? To zabira tolik mista? Nebo je to nebezpecne ze strany kompilatory, jak si s tim poradi? To ze je constanta, by melo znamenat, za by se nemela dat zmenit hodnota teto promenne. Ale stale prece muzes mit na ni ukazatel, kdyz je to stale promenna, jako kazda jina (jestli to spravne rozumim). Nebo co presne vadi kompilatoru na tom, ze se pokousis referencovat uzakatelem na adresu constanty

Proc se vlastne u guardu definuje jmeno (nazev)?

#ifndef NAZEV
#define NAZEV

kdyz stejne nento nazev nebudu pri includovani tohoto souboru pouzivat, ale budu pouzivate nazev vlastniho souboru. Proc ma ale samotny guard svuj nazev? to ho muzu jeste nekde jinde pouzit

V článku to je popsané, odstavec "Include guard". Celá tato konstrukce:

#ifndef JMENO_MAKRA
#define JMENO_MAKRA
...

#endif

má za úkol nedovolit vložit obsah souboru do programu více než jednou. Např. definice typů, které bývají obsahem hlavičkových souborů, nelze do programu vložit více než jednou. Program se nepovede přeložit. Celé to funguje tak, že při prvním pokusu o přeložení se otestuje existence makra. Jelikož makro neexistuje, vloží se celý obsah souboru do programu a zároveň se definuje makro. Při druhém pokusu nedojde k opětovnému vložení, protože makro už existuje a test na jeho neexistenci se vyhodnotí jako nepravdivá a nedojde tak k vložení obsahu souboru do programu. Pokud makro nedefinuješ, test podmínky projde a dojde k vícero vložení obsahu souboru což způsobí při překladu chybu.

Je pravda, že dnes již není potřeba psát inline a dnešní kompilátory si ho tam dopíší samy, pokud to bude vhodné? Podobně jako existovaly modifikátory auto a register, kterými programátor určil, zda se proměnná má uložit do registru nebo na zásobník. Dnes to již není potřeba a kompilátor si to zařídí sám. I když tato klíčová slova použijeme, kompilátor je může klidně ignorovat. Může ignorovat i inline, když se nehodí. Ale nejsem si jistý, zda může krátkou funkci použít jako inline, i když ji tak neoznačíme. Vím jen, že to je možné - v Javě to funguje, ale jestli i C? …

Ne. Klíčové slovo inline, přidané v C99, není automaticky k funkci doplňováno překladačem. Je to pouze doporučení pro překladač. Začlenění modifikované funkce pomocí klíčového slova inline ještě neznamená, že funkce bude napřímo vložena. Vložení funkce má jistá pravidla, která překladač vyhodnocuje a na jejich základě se rozhodne, zda-li modifikovanou funkci do programu začlení.

Klíčové slovo auto, které existuje dodnes, se vesměs nepoužívá. Každá lokální proměnná je obecně deklarována jako auto. Toto klíčové slovo do jazyka C bylo přidáno kvůli kompatibilitě s jazykem B.

U klíčového slova register nedochází k automatickému uložení proměnné do registru. Je to opět instrukce pro překladač, že má k proměnné přistupovat pokud možno co nejrychleji. Register je stále nejlepší volba. Dále automatické uložení proměnné modifikované klíčovým slovem register do registru nemusí proběhnout z důvodu omezeného počtu registrových proměnných.

Tedy vkládání těchto klíčových slov před funkce respektive před proměnné má svůj význam, neprobíhá to ani automaticky ani zaručeně. Záleží také na druhu optimalizace a na tom zda je optimalizace vůbec povolena.

Tak trochu jsem se toho obávala - takže psát inline má smysl i dnes. Ale podle linuxsoftu je použití register při dnešní optimalizaci zbytečné (předpokládám, že tehdejší dnešní na tom není jinak než dnešní dnešní, proč by se zrovna tohle mělo měnit, když optimalizace lze vypnout). O auto vím jenom díky jednomu seznamu klíčových slov C, najít jeho význam bylo složitější. Na žádném českém webu se o tom nemluví, ale v angličtině je toho dost. Díky za vysvětlení.

Není třeba se toho obávat, na funkčnost kódu to vliv nemá. Použití inline má velký smysl. Dokáže zrychlit provádění programu. To proč není automaticky použito pro každou funkci je to, že nemá jen výhody. Začlenění funkce přímo do programu ovlivňuje velikost programu. Takže je dobré si promyslet, kde to smysl má a kde ne. Než přišla norma C99, používala se především makra s parametry. Tato makra si vyžadovala a stále vyžadují správné použití závorek. Jejich absence může mít vliv (a dost často má) na funkci makra. Od C99 bylo vesměs použití parametrizovaných maker nahrazeno mnohem jednodušším způsobem za pomocí klíčového slova inline.

Kdyby měla optimalizace jedno kritérium, pak by tomu tak bylo. Ale jelikož jich je více, je použití klíčového slova registr stále aktuální. Počet proměnných může být hodně velké a počet registrovaných proměnných je omezen. Když budu chtít optimalizovat svůj program, těžko překladač bude vědět jak to chci já. Bude optimalizovat ty proměnné které se v programu vyskytují nejčastěji nebo mi optimalizuje ty, kde část kódu trvá nejdéle? Nebo bude pro mě kritická jiná oblast, kterou překladač nerozpozná.

Jak už jsem psal, modifikátor auto se už dnes nepoužívá, ale lze ho spatřit v mnoha starších programech. Je tedy dobré vědět, že něco takového existuje a nebýt tak překvapen.