第10章 合理使用数据类型.doc

第10章 合理使用数据类型 在进一步讨论更深的主题之前，我们需要先停一停，快速地回顾一下可移植问题。Linux1.2版本和2.0版本之间的不同就在于额外的多平台能力；结果是，大多数源代码级的移植问题已经被排除了。这意味着一个规范的Linux驱动程序也应该是多平台的。 但是，与内核代码相关的一个核心问题是，能够同时存取各种长度已知的数据项(例如,文件系统数据类型或者设备卡上的寄存器)和利用不同处理器的能力(32位和64位的体系结构,也有可能是16位的)。 当把x86的代码移植到新的体系结构上时，核心开发者遇到的好几个问题都和不正确的数据类型相关。坚持强数据类型以及编译时使用-Wall -Wstrict-prototypes选项能够防止大部分的臭虫。 内核使用的数据类型划分为三种主要类型：象int这样的标准C语言类型，象u32这样的确定数据大小的类型和象pid_t这样的接口特定类型。我们将看一下这三种类型在何时使用和如何使用。本章的最后一节将讨论把驱动器代码从x86移植到其它平台上可能碰到的其它一些典型问题。 如果你遵循我提供的这些准则，你的驱动程序甚至可能在那些你未能进行测试的平台上编译并运行。 使用标准C类型 大部分程序员习惯于自由的使用诸如int和long这样的标准类型，而编写设备驱动程序就必须细心地避免类型冲突和潜在的臭虫。 问题是，当你需要“2个字节填充单位(filler)”或“表示4个字节字符串的某个东西”时，你不能使用标准类型，因为通常的C数据类型在不同的体系结构上所占空间大小并不相同。例如，长整数和指针类型在Alpha上和x86上所占空间大小就不一样，下面的屏幕快照表明了这一点： morgana% ./datasize system/machine: Linux i486 sizeof(char) = 1 sizeof(short) = 2 sizeof(int) = 4 sizeof(long) = 4 sizeof(longlong) = 8 sizeof(pointer) = 4 wolf% ./datasize system/machine: Linux alpha sizeof(char) = 1 sizeof(short) = 2 sizeof(int) = 4 sizeof(long) = 8 sizeof(longlong) = 8 sizeof(pointer) = 8 sandra% ./datasize system/machine: Linux sparc sizeof(char) = 1 sizeof(short) = 2 sizeof(int) = 4 sizeof(long) = 4 sizeof(longlong) = 8 sizeof(pointer) = 4 datasize程序是一个可以从在OReilly FTP站点的misc-progs目录下获得的小程序。 在混合使用int和long类型时，你必须小心，有时有很好的理由这样做，一种情形就是内存地址，一涉及到内核，内存地址就变得很特殊。虽然概念上地址是指针，但是通过使用整数类型，可以更好地实现内存管理；内核把物理内存看做一个巨大的数组，内存地址就是这个数组的索引。而且，一个指针很容易被取地址(deference)，而使用整数表示内存地址可以防止它们被取地址，这正是人们所希望的(比使用指针更安全)。因而，内核中的地址属于unsigned long类型，这是利用了指针和长整数类型大小总是相同这一事实，至少在所有Linux当前支持的平台上是这样的。我们等着看看将来把Linux移植到不符合这一规则的平台上的时候，会发生些什么。 分配确定的空间大小给数据项 有时内核代码需要指定大小的数据项，或者用来匹配二进制结构*或者用来在结构中插入填充字段对齐数据。 为此目的，内核提供如下的数据类型，它们都在头文件asm/types.h中声明，这个文件又被头文件linux/types.h所包含： u8; /* 无符号字节(8位) */ u16; /* 无符号字(16 位) */ u32; /* 无符号32位数值 */ u64; /* 无符号64位数值 */ 这些数据类型只能被内核代码所访问(也即，在包含头文件linux/types.h之前必须先定义__KERNEL__)。相应的有符号类型也是存在的，但一般不用；如果你需要使用它们的话，只要把名字中的u替换为s就可以了。 如果用户空间的程序需要使用这些类型，可以在这些名字前面添加2个下划线：__u8和其它类型是独立于__KERNEL__定义的。例如，如果一个驱动程序需要通过i