GCC编译器扩展机制 - 表格汇总

一、attribute 属性表

属性	语法	用途	示例
section	__attribute__((section("name")))	指定存储段	__attribute__((section(".ccmram"))) int var;
aligned	__attribute__((aligned(n)))	对齐到n字节	__attribute__((aligned(32))) uint8_t buf[1024];
packed	__attribute__((packed))	取消对齐，紧凑存储	struct __attribute__((packed)) { uint8_t a; uint32_t b; };
weak	__attribute__((weak))	弱符号，可被覆盖	__attribute__((weak)) void handler(void);
alias	__attribute__((alias("name")))	创建别名	void f(void) __attribute__((alias("g")));
used	__attribute__((used))	防止被优化掉	__attribute__((used)) static int keep_me;
unused	__attribute__((unused))	消除未使用警告	__attribute__((unused)) int param;
noinit	__attribute__((noinit))	不初始化	__attribute__((noinit)) uint8_t big_buf[65536];
constructor	__attribute__((constructor))	main前执行	__attribute__((constructor)) void init(void);
destructor	__attribute__((destructor))	main后执行	__attribute__((destructor)) void cleanup(void);
interrupt	__attribute__((interrupt))	中断处理函数	__attribute__((interrupt)) void ISR(void);
naked	__attribute__((naked))	无函数序言/尾声	__attribute__((naked)) void asm_func(void);
noreturn	__attribute__((noreturn))	函数不返回	__attribute__((noreturn)) void reset(void);
optimize	__attribute__((optimize("O3")))	指定优化级别	__attribute__((optimize("O0"))) void debug(void);
always_inline	__attribute__((always_inline))	强制内联	__attribute__((always_inline)) static inline void fast(void);
noinline	__attribute__((noinline))	禁止内联	__attribute__((noinline)) void no_inline(void);
pure	__attribute__((pure))	纯函数，无副作用	__attribute__((pure)) int calc(int x);
const	__attribute__((const))	只依赖参数的函数	__attribute__((const)) int square(int x);
hot	__attribute__((hot))	热点代码	__attribute__((hot)) void frequent(void);
cold	__attribute__((cold))	冷代码	__attribute__((cold)) void rare(void);
deprecated	__attribute__((deprecated))	标记为过时	__attribute__((deprecated)) void old_api(void);
format	__attribute__((format(printf,1,2)))	格式检查	__attribute__((format(printf,1,2))) void log(char *fmt, ...);

二、内置函数 - 位操作

函数	返回值	功能	示例
__builtin_clz(x)	int	前导零个数(32位)	int lz = __builtin_clz(0x00F00000); // 8
__builtin_clzll(x)	int	前导零个数(64位)	int lz = __builtin_clzll(0x00F0000000000000LL);
__builtin_ctz(x)	int	尾随零个数(32位)	int tz = __builtin_ctz(0x00000F00); // 8
__builtin_ctzll(x)	int	尾随零个数(64位)	int tz = __builtin_ctzll(0x00000F0000000000LL);
__builtin_popcount(x)	int	1的个数(32位)	int cnt = __builtin_popcount(0xFF); // 8
__builtin_popcountll(x)	int	1的个数(64位)	int cnt = __builtin_popcountll(0xFFLL);
__builtin_parity(x)	int	奇偶性(32位)	int p = __builtin_parity(0x11); // 0(偶)
__builtin_parityll(x)	int	奇偶性(64位)	int p = __builtin_parityll(0x11LL);
__builtin_ffs(x)	int	第一个1的位置	int pos = __builtin_ffs(0x08); // 4
__builtin_ffsll(x)	int	第一个1的位置(64位)	int pos = __builtin_ffsll(0x08LL);
__builtin_bswap16(x)	uint16_t	字节交换(16位)	uint16_t sw = __builtin_bswap16(0x1234);
__builtin_bswap32(x)	uint32_t	字节交换(32位)	uint32_t sw = __builtin_bswap32(0x12345678);
__builtin_bswap64(x)	uint64_t	字节交换(64位)	uint64_t sw = __builtin_bswap64(0x123456789ABCDEF0);

三、内置函数 - 原子操作

函数	功能	返回值	示例
__builtin_sync_fetch_and_add(ptr, val)	原子加法	旧值	int old = __builtin_sync_fetch_and_add(&cnt, 1);
__builtin_sync_fetch_and_sub(ptr, val)	原子减法	旧值	int old = __builtin_sync_fetch_and_sub(&cnt, 1);
__builtin_sync_fetch_and_or(ptr, val)	原子OR	旧值	int old = __builtin_sync_fetch_and_or(&flags, 0x01);
__builtin_sync_fetch_and_and(ptr, val)	原子AND	旧值	int old = __builtin_sync_fetch_and_and(&flags, ~0x01);
__builtin_sync_fetch_and_xor(ptr, val)	原子XOR	旧值	int old = __builtin_sync_fetch_and_xor(&flags, 0x01);
__builtin_sync_add_and_fetch(ptr, val)	原子加法	新值	int new = __builtin_sync_add_and_fetch(&cnt, 1);
__builtin_sync_bool_compare_and_swap(ptr, old, new)	CAS操作	bool	if(__builtin_sync_bool_compare_and_swap(&var, 0, 1))
__builtin_sync_val_compare_and_swap(ptr, old, new)	CAS操作	旧值	int old = __builtin_sync_val_compare_and_swap(&var, 0, 1);
__builtin_sync_synchronize()	内存屏障	void	__builtin_sync_synchronize();
__builtin_sync_lock_test_and_set(ptr, val)	原子设置	旧值	int old = __builtin_sync_lock_test_and_set(&lock, 1);
__builtin_sync_lock_release(ptr)	释放锁	void	__builtin_sync_lock_release(&lock);

四、内置函数 - 其他常用

函数	功能	返回值	示例
__builtin_expect(exp, c)	分支预测	exp的值	if(__builtin_expect(err, 0))
__builtin_constant_p(exp)	判断编译时常量	int	if(__builtin_constant_p(x))
__builtin_object_size(ptr, type)	对象大小	size_t	size_t sz = __builtin_object_size(p, 0);
__builtin_return_address(level)	返回地址	void*	void *ret = __builtin_return_address(0);
__builtin_frame_address(level)	栈帧地址	void*	void *frame = __builtin_frame_address(0);
__builtin_alloca(size)	栈上分配	void*	char *buf = __builtin_alloca(256);
__builtin_types_compatible_p(t1,t2)	类型兼容性	int	if(__builtin_types_compatible_p(typeof(a), int))
__builtin_choose_expr(const, e1, e2)	编译时选择	-	__builtin_choose_expr(1, x, y)
__builtin_offsetof(type, member)	成员偏移	size_t	size_t off = __builtin_offsetof(struct s, field);
__builtin_prefetch(addr, rw, locality)	预取数据	void	__builtin_prefetch(&data[i+1], 0, 1);

五、内置函数 - 溢出检查

函数	功能	返回值	示例
__builtin_add_overflow(a,b,res)	加法溢出检查	bool	if(__builtin_add_overflow(a, b, &result))
__builtin_sub_overflow(a,b,res)	减法溢出检查	bool	if(__builtin_sub_overflow(a, b, &result))
__builtin_mul_overflow(a,b,res)	乘法溢出检查	bool	if(__builtin_mul_overflow(a, b, &result))
__builtin_uadd_overflow(a,b,res)	无符号加法溢出	bool	if(__builtin_uadd_overflow(a, b, &result))
__builtin_usub_overflow(a,b,res)	无符号减法溢出	bool	if(__builtin_usub_overflow(a, b, &result))
__builtin_umul_overflow(a,b,res)	无符号乘法溢出	bool	if(__builtin_umul_overflow(a, b, &result))
__builtin_sadd_overflow(a,b,res)	有符号加法溢出	bool	if(__builtin_sadd_overflow(a, b, &result))
__builtin_ssub_overflow(a,b,res)	有符号减法溢出	bool	if(__builtin_ssub_overflow(a, b, &result))
__builtin_smul_overflow(a,b,res)	有符号乘法溢出	bool	if(__builtin_smul_overflow(a, b, &result))

六、语言扩展

扩展	语法	用途	示例
typeof	typeof(expr)	获取表达式类型	typeof(x) y = x;
语句表达式	({ statements; })	复合语句作为表达式	int max = ({int a=1; int b=2; a>b?a:b;});
零长度数组	type array[0]	结构体末尾可变数组	struct { int len; char data[0]; };
case范围	case low ... high:	switch范围匹配	case 'A' ... 'Z':
指定初始化	[index] = value	数组指定位置初始化	int a[10] = {[5]=1, [8]=2};
复合字面量	(type){init}	创建匿名对象	func((struct point){.x=1, .y=2});
标签值	&&label	获取标签地址	void *ptr = &&label;
__restrict	type * __restrict ptr	指针无别名	void copy(int * __restrict dst, int * __restrict src);
__thread	__thread type var	线程局部存储	__thread int tls_var;
__int128	__int128	128位整数	__int128 big_num;

七、预定义宏

宏	值/含义	用途	示例
__GNUC__	主版本号	GCC版本检查	#if __GNUC__ >= 7
__GNUC_MINOR__	次版本号	GCC版本检查	#if __GNUC_MINOR__ >= 3
__GNUC_PATCHLEVEL__	补丁级别	GCC版本检查	__GNUC_PATCHLEVEL__
__VERSION__	版本字符串	编译器版本	printf("%s", __VERSION__);
__OPTIMIZE__	定义时表示开启优化	优化检查	#ifdef __OPTIMIZE__
__OPTIMIZE_SIZE__	定义时表示-Os	大小优化检查	#ifdef __OPTIMIZE_SIZE__
__NO_INLINE__	定义时禁用内联	内联检查	#ifndef __NO_INLINE__
__BYTE_ORDER__	字节序	大小端检查	#if __BYTE_ORDER__ == __ORDER_LITTLE_ENDIAN__
__SIZEOF_POINTER__	指针大小	架构检查	#if __SIZEOF_POINTER__ == 8
__ARM_ARCH	ARM架构版本	ARM检查	#if __ARM_ARCH >= 7
__thumb__	Thumb模式	指令集检查	#ifdef __thumb__
__FILE__	当前文件名	调试信息	printf("File: %s", __FILE__);
__LINE__	当前行号	调试信息	printf("Line: %d", __LINE__);
__func__	当前函数名	调试信息	printf("Func: %s", __func__);
__FUNCTION__	当前函数名(GCC)	调试信息	printf("Func: %s", __FUNCTION__);
__PRETTY_FUNCTION__	完整函数签名	调试信息	printf("%s", __PRETTY_FUNCTION__);
__DATE__	编译日期	版本信息	printf("Built: %s", __DATE__);
__TIME__	编译时间	版本信息	printf("At: %s", __TIME__);
__TIMESTAMP__	时间戳	版本信息	printf("%s", __TIMESTAMP__);

八、#pragma指令

指令	语法	功能	示例
diagnostic	#pragma GCC diagnostic [action] "[option]"	诊断控制	#pragma GCC diagnostic ignored "-Wunused"
optimize	#pragma GCC optimize ("[option]")	优化控制	#pragma GCC optimize ("O3")
target	#pragma GCC target ("[option]")	目标选项	#pragma GCC target ("thumb")
push_options	#pragma GCC push_options	保存选项	#pragma GCC push_options
pop_options	#pragma GCC pop_options	恢复选项	#pragma GCC pop_options
reset_options	#pragma GCC reset_options	重置选项	#pragma GCC reset_options
message	#pragma message "text"	编译时消息	#pragma message "TODO: fix this"
warning	#pragma GCC warning "text"	编译警告	#pragma GCC warning "deprecated"
error	#pragma GCC error "text"	编译错误	#pragma GCC error "not supported"
poison	#pragma GCC poison identifier	禁用标识符	#pragma GCC poison malloc
pack	#pragma pack(n)	结构体对齐	#pragma pack(1)

九、内联汇编语法

组成部分	格式	说明	示例
基本格式	__asm__(code)	简单汇编	__asm__("nop");
扩展格式	__asm__(code : output : input : clobber)	完整汇编	见下方
输出操作数	"=constraint"(var)	=表示只写	"=r"(result)
输入操作数	"constraint"(var)	输入变量	"r"(value)
输入输出	"+constraint"(var)	+表示读写	"+r"(counter)
破坏列表	"register"	被修改的寄存器	"r0", "r1", "memory", "cc"
volatile	__asm__ volatile	防止优化	__asm__ volatile("dmb");

约束字符表：

约束	含义	示例
r	通用寄存器	"r"(value)
m	内存操作数	"m"(variable)
i	立即数	"i"(100)
n	已知立即数	"n"(sizeof(int))
g	任意操作数	"g"(data)
0-9	匹配第n个操作数	"0"(same_as_first)

十、STM32/Cortex-M专用

功能	实现	说明	示例
NOP	__asm__("nop")	空操作	__NOP();
WFI	__asm__("wfi")	等待中断	__WFI();
WFE	__asm__("wfe")	等待事件	__WFE();
SEV	__asm__("sev")	发送事件	__SEV();
BKPT	__asm__("bkpt #0")	断点	__BKPT(0);
DMB	__asm__("dmb")	数据内存屏障	__DMB();
DSB	__asm__("dsb")	数据同步屏障	__DSB();
ISB	__asm__("isb")	指令同步屏障	__ISB();
CPSID	__asm__("cpsid i")	禁用中断	__disable_irq();
CPSIE	__asm__("cpsie i")	启用中断	__enable_irq();
MRS	__asm__("mrs %0, reg" : "=r"(val))	读特殊寄存器	MRS r0, PRIMASK
MSR	__asm__("msr reg, %0" :: "r"(val))	写特殊寄存器	MSR PRIMASK, r0
REV	__asm__("rev %0, %1")	字节反转	__REV(value);
CLZ	__asm__("clz %0, %1")	前导零计数	__CLZ(value);

这些表格涵盖了GCC编译器的主要扩展机制，可以作为快速参考手册使用。

---

来源：CSDN 原文，首次发布于 2025-08-24。