告诉gcc函数调用不会返回

时间：2014-08-20 15:31:56

标签： c gcc gcc-warning noreturn

我在C99下使用GCC。

我在标题中声明了static inline的函数，我无法修改。

该函数永不返回，但未标记为__attribute__((noreturn))。

如何以告诉编译器不会返回的方式调用该函数？

我从我自己的noreturn函数调用它，部分想要抑制＆＃34; noreturn函数返回＆＃34;警告，但也想帮助优化器等。

我已尝试在属性中加入声明，但会收到有关重复声明的警告。

我尝试创建一个函数指针并将该属性应用于该函数，但它表示函数属性不能应用于指向函数。

2 个答案:

答案 0 :(得分：33)

从你定义的函数中调用外部函数，添加对至少GCC和Clang编译器内置的__builtin_unreachable的调用并标记为noreturn。实际上，这个函数什么都不做，不应该调用。它只在这里，以便编译器可以推断程序执行将在此时停止。

static inline external_function() // lacks the noreturn attribute
{ /* does not return */ }

void your_function() __attribute__((noreturn)) {
    external_function();     // the compiler thinks execution may continue ...
    __builtin_unreachable(); // ... and now it knows it won't go beyond here
}

编辑：只是为了澄清评论中提出的几点，并且通常会给出一些背景信息：

  • 一个函数只有两种不返回的方法：永远循环，或者使通常的控制流短路（例如抛出异常，跳出函数，终止进程等）。
  • 在某些情况下，编译器可能能够通过静态分析推断并证明函数不会返回。即使在理论上，这也是not always possible，因为我们希望编译器快速 ，只检测到明显/简单的情况。
  • __attribute__((noreturn))是一个注释（如const），这是程序员通知编译器他绝对确定函数不会返回的一种方式。遵循 trust但验证原则，编译器尝试证明该函数确实没有返回。如果证明函数可能返回则可能发出错误，如果无法证明函数是否返回则发出警告。
  • __builtin_unreachable具有未定义的行为，因为它不应被调用。它只是为了帮助编译器的静态分析。实际上编译器知道这个函数没有返回，因此任何下面的代码都可以证明是不可达的（除了通过跳转）。

一旦编译器（无论是单独使用，还是程序员的帮助）建立了某些代码无法访问的程序，它就可以使用这些信息进行这样的优化：

  • 如果函数永不返回
    • ，则删除用于从函数返回到其调用者的样板代码
  • 传播不可达性信息，即如果代码点的唯一执行路径是通过无法访问的代码，则此点也无法访问。例子：
    • 如果函数未返回，则跟随其调用且无法通过跳转访问的任何代码也无法访问。示例：__builtin_unreachable()之后的代码无法访问。
    • 特别是，函数返回的唯一途径是通过无法访问的代码，该函数可以标记为noreturn。那就是your_function。
      • 会发生什么
    • 不需要在无法访问的代码中使用的任何内存位置/变量，因此不需要设置/计算此类数据的内容。
    • 任何可能（1）不必要的计算（上一个项目符号）和（2）没有任何副作用（例如pure函数）可能是除去。

插图：   - 无法删除对external_function的调用，因为它可能有副作用。事实上，它可能至少有终止过程的副作用！   - 可以移除your_function的返回锅炉板

此处的另一个示例显示了如何删除之前无法访问的点

int compute(int) __attribute((pure)) { return /* expensive compute */ }
if(condition) {
    int x = compute(input); // (1) no side effect => keep if x is used
                            // (8) x is not used  => remove
    printf("hello ");       // (2) reachable + side effect => keep
    your_function();        // (3) reachable + side effect => keep
                            // (4) unreachable beyond this point
    printf("word!\n");      // (5) unreachable => remove
    printf("%d\n", x);      // (6) unreachable => remove
                            // (7) mark 'x' as unused
} else {
                            // follows unreachable code, but can jump here
                            // from reachable code, so this is reachable
   do_stuff();              // keep
}

答案 1 :(得分：7)

几种解决方案：

使用__attribute__

重新声明您的功能

您应该尝试通过向其添加__attribute__((noreturn))来修改其标题中的该功能。

您可以使用new属性重新声明某些函数，因为这个愚蠢的测试演示了（向fopen添加属性）：

 #include <stdio.h>

 extern FILE *fopen (const char *__restrict __filename,
            const char *__restrict __modes)
   __attribute__ ((warning ("fopen is used")));

 void
 show_map_without_care (void)
 {
   FILE *f = fopen ("/proc/self/maps", "r");
   do
     {
       char lin[64];
       fgets (lin, sizeof (lin), f);
       fputs (lin, stdout);
     }
   while (!feof (f));
   fclose (f);
 }

覆盖宏

最后，您可以定义一个像

这样的宏 
#define func(A) {func(A); __builtin_unreachable();}

（这使用了一个事实，即在宏内部，宏名称不是宏扩展的。）

如果您永不归还的func宣布退回，例如int您将使用statement expression之类的

#define func(A) ({func(A); __builtin_unreachable(); (int)0; })

如上所述的基于宏的解决方案不会一直有效，例如：如果func作为函数指针传递，或者只是某些人编码(func)(1)这是合法但丑陋的。

使用noreturn属性

重新声明静态内联

以下示例：

 // file ex.c
 // declare exit without any standard header
 void exit (int);

 // define myexit as a static inline
 static inline void
 myexit (int c)
 {
   exit (c);
 }

 // redeclare it as notreturn
 static inline void myexit (int c) __attribute__ ((noreturn));

 int
 foo (int *p)
 {
   if (!p)
     myexit (1);
   if (p)
     return *p + 2;
   return 0;
 }

使用GCC 4.9（来自Debian / Sid / x86-64）编译为gcc -S -fverbose-asm -O2 ex.c）时，会给出一个包含预期优化的汇编文件：

         .type   foo, @function
 foo:
 .LFB1:
    .cfi_startproc
    testq   %rdi, %rdi      # p
    je      .L5     #,
    movl    (%rdi), %eax    # *p_2(D), *p_2(D)
    addl    $2, %eax        #, D.1768
    ret
.L5:
    pushq   %rax    #
    .cfi_def_cfa_offset 16
    movb    $1, %dil        #,
    call    exit    #
    .cfi_endproc
 .LFE1:
    .size   foo, .-foo

您可以使用#pragma GCC diagnostic来有选择地禁用警告。

使用GCC

自定义MELT

最后，您可以使用MELT插件自定义最近的gcc并对简单扩展名进行编码（使用 MELT 域特定语言）以添加属性{{1当包含所需的功能时。它可能是十几条MELT行，使用noreturn并在函数名称上匹配。

由于我是 MELT （自由软件GPLv3 +）的主要作者，如果您提出要求，我甚至可以为您编写代码，例如：在这里或最好在register_finish_decl_first;给出你永不归还的功能的具体名称。

可能MELT代码看起来像：

gcc-melt@googlegroups.com

真正的MELT代码稍微复杂一些。您想在那里定义 ;;file your_melt_mode.melt (module_is_gpl_compatible "GPLv3+") (defun my_finish_decl (decl) (let ( (tdecl (unbox :tree decl)) ) (match tdecl (?(tree_function_decl_named ?(tree_identifier ?(cstring_same "your_function_name"))) ;;; code to add the noreturn attribute ;;; .... )))) (register_finish_decl_first my_finish_decl) 。向我询问更多信息。

根据您的需要编写MELT扩展your_adding_attr_mode（并在MELT教程中将MELT扩展编译为your_melt_mode.melt作为documented），您将使用<编译代码< / p> 

your_melt_mode.quicklybuilt.so

换句话说，您只需在 gcc -fplugin=melt \ -fplugin-arg-melt-extra=your_melt_mode.quicklybuilt \ -fplugin-arg-melt-mode=your_adding_attr_mode \ -O2 -I/your/include -c yourfile.c 中的-fplugin-*添加几个CFLAGS标记！

BTW，我只是在MELT监视器中编码（在github上：https://github.com/bstarynk/melt-monitor ...，文件Makefile非常相似。

使用MELT扩展，您不会收到任何其他警告，因为MELT扩展会动态改变声明函数的内部GCC AST（GCC Tree ）！ / p>

使用MELT自定义GCC可能是最具防弹性的解决方案，因为它正在修改GCC内部AST。当然，它可能是最昂贵的解决方案（并且它是GCC特定的，并且可能需要 - 当GCC正在发展时变小，例如当使用下一版本的GCC时），但是因为我试图证明它很容易你的情况。

PS。 2019年，GCC MELT是一个废弃的项目。如果要自定义GCC（对于任何最新版本的GCC，例如GCC 7,8或9），您需要在C ++中编写自己的GCC plugin。

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