Linux内核的__is_constexpr宏
Linux Kernel的__is_constexpr(x)宏如何工作？ 它的目的是什么？ 什么时候介绍？ 为什么要介绍？
/* * This returns a constant expression while determining if an argument is * a constant expression, most importantly without evaluating the argument. * Glory to Martin Uecker */ #define __is_constexpr(x) \ (sizeof(int) == sizeof(*(8 ? ((void *)((long)(x) * 0l)) : (int *)8)))
有关解决相同问题的不同方法的讨论 ，请参阅： 检测宏中的整数常量表达式
Linux内核的__is_constexpr宏
介绍
__is_constexpr(x)宏可以在Linux内核的include / kernel / kernel.h中找到 ：
/* * This returns a constant expression while determining if an argument is * a constant expression, most importantly without evaluating the argument. * Glory to Martin Uecker */ #define __is_constexpr(x) \ (sizeof(int) == sizeof(*(8 ? ((void *)((long)(x) * 0l)) : (int *)8)))
它是在Linux Kernel v4.17的合并窗口中引入的，在2018-04-05 提交3c8ba0d61d04 ; 虽然围绕它的讨论开始于一个月前。
该宏值得注意的是利用C标准的细微细节： 条件运算符确定其返回类型的规则（6.5.15.6）和空指针常量的定义（6.3.2.3.3）。
此外，它依赖于允许的sizeof(void) （并且与sizeof(int) ），这是GNU C扩展 。
它是如何工作的？
宏的身体是：
(sizeof(int) == sizeof(*(8 ? ((void *)((long)(x) * 0l)) : (int *)8)))
让我们关注这一部分：
((void *)((long)(x) * 0l))
注意： (long)(x) u64 旨在允许x具有指针类型并避免在32位平台上对u64类型发出警告。 但是，这个细节对于理解宏的关键点并不重要。
如果x 是 整数常量表达式 （6.6.6），那么((long)(x) * 0l)是值0的整数常量表达式 。 因此， (void *)((long)(x) * 0l)是空指针常量 （6.3.2.3.3）：
值为0的整型常量表达式或类型为void *的表达式称为空指针常量
如果x 不是 整数常量表达式 ，则(void *)((long)(x) * 0l)不是空指针常量 ， 无论其值如何 。
知道了，我们可以看到之后会发生什么：
8 ? ((void *)((long)(x) * 0l)) : (int *)8
注意：第二个8字面旨在避免编译器警告有关创建指向未对齐地址的指针。 前8文字可能只是1 。 但是，这些细节对于理解宏的关键点并不重要。
这里的关键是条件运算符返回一个不同的类型，具体取决于其中一个操作数是否为空指针常量 （6.5.15.6）：
[…]如果一个操作数是空指针常量，则结果具有另一个操作数的类型; 否则，一个操作数是指向void的指针或void的限定版本，在这种情况下，结果类型是指向适当限定版本的void的指针。
因此，如果x 是一个整型常量表达式 ，那么第二个操作数是空指针常量 ，因此表达式的类型是第三个操作数的类型，它是指向int的指针。
否则 ，第二个操作数是指向void的指针，因此表达式的类型是指向void的指针。
因此，我们最终有两种可能性：
sizeof(int) == sizeof(*((int *) (NULL))) // if `x` was an integer constant expression sizeof(int) == sizeof(*((void *)(....))) // otherwise
根据GNU C扩展 ， sizeof(void) == 1 。 因此，如果x是整数常量表达式 ，则宏的结果为1 ; 否则， 0 。
此外，由于我们只是比较两个sizeof表达式的相等性，结果本身是另一个整数常量表达式 （6.6.3,6.6.6）：
常量表达式不应包含赋值，递增，递减，函数调用或逗号运算符，除非它们包含在未评估的子表达式中。
整数常量表达式应具有整数类型，并且只能具有整数常量的操作数，枚举常量，字符常量，结果为整数常量的sizeof表达式，以及作为强制转换的直接操作数的浮点常量。 整数常量表达式中的转换运算符只能将算术类型转换为整数类型，除非作为sizeof运算符的操作数的一部分。
因此，总之，如果参数是整数常量表达式， __is_constexpr(x)宏将返回值为1的整数常量表达式。 否则，它返回值为0的整数常量表达式 。
为什么要介绍？
在从Linux内核中删除所有可变长度数组（VLA）的 过程中，宏出现了。
为了促进这一点，需要在内核范围内启用GCC的-Wvla警告 ; 以便编译器标记所有VLA实例。
当启用警告时，结果发现GCC报告了许多arrays为VLA的情况，而这些情况并非如此。 例如在fs / btrfs / tree-checker.c中 ：
#define BTRFS_NAME_LEN 255 #define XATTR_NAME_MAX 255 char namebuf[max(BTRFS_NAME_LEN, XATTR_NAME_MAX)];
开发人员可能希望max(BTRFS_NAME_LEN, XATTR_NAME_MAX)已解析为255 ，因此应将其视为标准数组（即非VLA）。 但是，这取决于max(x, y)宏扩展到什么。
关键问题是如果数组的大小不是C标准定义的（整数）常量表达式 ，GCC会生成VLA代码。 例如：
#define not_really_constexpr ((void)0, 100) int a[not_really_constexpr];
根据C90标准， ((void)0, 100) 0,100 ((void)0, 100) 不是 常数表达式 （6.6），因为使用了逗号运算符 （6.6.3）。 在这种情况下，GCC选择发出VLA代码， 即使它知道大小是编译时常量 。 相比之下，Clang没有。
由于内核中的max(x, y)宏不是常量表达式，因此GCC触发了警告并生成了内核开发人员不想要的VLA代码。
因此，一些内核开发人员试图开发max和其他宏的替代版本以避免警告和VLA代码。 一些尝试试图利用GCC的__builtin_constant_p内置 ，但没有一种方法适用于当时内核支持的所有GCC版本（ gcc >= 4.4 ）。
在某些时候，Martin Uecker 提出了一种特别聪明的方法，它不使用内置函数 （从glibc的tgmath.h中 获取灵感 ）：
#define ICE_P(x) (sizeof(int) == sizeof(*(1 ? ((void*)((x) * 0l)) : (int*)1)))
虽然该方法使用GCC扩展， 但它仍然很受欢迎 ，并被用作__is_constexpr(x)宏背后的关键思想，它在与其他开发人员进行几次迭代后出现在内核中。 然后使用该宏来实现max宏和其他需要为常量表达式的宏，以避免GCC生成VLA代码。