C_C 宏详解25364.doc

1、C_C 宏详解 25364C_C+ 宏详解.txt 求而不得，舍而不能，得而不惜，这是人最大的悲哀。付出真心才能得到真心，却也可能伤得彻底。保持距离也就能保护自己，却也注定永远寂寞。C/C+ 宏详解众多 C+书籍都忠告我们 C 语言宏是万恶之首，但事情总不如我们想象的那么坏 众多 C+书籍都忠告我们 C 语言宏是万恶之首，但事情总不如我们想象的那么坏，就如同 goto 一样。宏有一个很大的作用，就是自动为我们产生代码。如果说模板可以为我们产生各种型别的代码(型别替换)，那么宏其实可以为我们在符号上产生新的代码(即符号替换、增加)。关于宏的一些语法问题，可以在 google 上找到。相信我，你对

2、于宏的了解绝对没你想象的那么多。如果你还不知道#和#，也不知道 prescan，那么你肯定对宏的了解不够。我稍微讲解下宏的一些语法问题(说语法问题似乎不妥，macro 只与preprocessor 有关，跟语义分析又无关)：1. 宏可以像函数一样被定义，例如：#define min(x,y) (x 但是在实际使用时，只有当写上 min()，必须加括号，min 才会被作为宏展开，否则不做任何处理。2. 如果宏需要参数，你可以不传，编译器会给你警告(宏参数不够)，但是这会导致错误。如 C+书籍中所描述的，编译器(预处理器)对宏的语法检查不够，所以更多的检查性工作得你自己来做。3. 很多程序员不知道

3、的#和#符号把一个符号直接转换为字符串，例如：#define STRING(x) #xconst char *str = STRING( test_string ); str 的内容就是“test_string“，也就是说#会把其后的符号直接加上双引号。#符号会连接两个符号，从而产生新的符号(词法层次)，例如：#define SIGN( x ) INT_#xint SIGN( 1 ); 宏被展开后将成为：int INT_1;4. 变参宏，这个比较酷，它使得你可以定义类似的宏：#define LOG( format, . ) printf( format, _VA_ARGS_ )LOG( “%s

4、 %d“, str, count );_VA_ARGS_是系统预定义宏，被自动替换为参数列表。5. 当一个宏自己调用自己时，会发生什么？例如：#define TEST( x ) ( x + TEST( x ) )TEST( 1 ); 会发生什么？为了防止无限制递归展开，语法规定，当一个宏遇到自己时，就停止展开，也就是说，当对 TEST( 1 )进行展开时，展开过程中又发现了一个TEST，那么就将这个 TEST 当作一般的符号。TEST(1)最终被展开为：1 + TEST( 1) 。6. 宏参数的 prescan，当一个宏参数被放进宏体时，这个宏参数会首先被全部展开(有例外，见下文)。当展开后的

5、宏参数被放进宏体时，预处理器对新展开的宏体进行第二次扫描，并继续展开。例如：#define PARAM( x ) x#define ADDPARAM( x ) INT_#xPARAM( ADDPARAM( 1 ) );因为 ADDPARAM( 1 ) 是作为 PARAM 的宏参数，所以先将ADDPARAM( 1 )展开为 INT_1，然后再将 INT_1 放进 PARAM。例外情况是，如果 PARAM 宏里对宏参数使用了#或#，那么宏参数不会被展开：#define PARAM( x ) #x#define ADDPARAM( x ) INT_#xPARAM( ADDPARAM( 1 ) );

6、将被展开为“ADDPARAM( 1 )“。使用这么一个规则，可以创建一个很有趣的技术：打印出一个宏被展开后的样子，这样可以方便你分析代码：#define TO_STRING( x ) TO_STRING1( x )#define TO_STRING1( x ) #xTO_STRING 首先会将 x 全部展开(如果 x 也是一个宏的话)，然后再传给 TO_STRING1 转换为字符串，现在你可以这样：const char *str = TO_STRING( PARAM( ADDPARAM( 1 ) ) );去一探 PARAM 展开后的样子。7. 一个很重要的补充：就像我在第一点说的那样，如果一个

7、像函数的宏在使用时没有出现括号，那么预处理器只是将这个宏作为一般的符号处理(那就是不处理)。我们来见识一下宏是如何帮助我们自动产生代码的。如我所说，宏是在符号层次产生代码。我在分析 Boost.Function模块时，因为它使用了大量的宏(宏嵌套，再嵌套)，导致我压根没看明白代码。后来发现了一个小型的模板库 ttl，说的是开发一些小型组件去取代部分 Boost(这是一个好理由，因为Boost 确实太大)。同样，这个库也包含了一个 function 库。这里的 function 也就是我之前提到的 functor。ttl.function 库里为了自动产生很多类似的代码，使用了一个宏：#defi

8、ne TTL_FUNC_BUILD_FUNCTOR_CALLER(n) template struct functor_caller_base#n /.该宏的最终目的是：通过类似于TTL_FUNC_BUILD_FUNCTOR_CALLER(1)的调用方式，自动产生很多functor_caller_base 模板：template struct functor_caller_base1template struct functor_caller_base2template struct functor_caller_base3/.那么，核心部分在于 TTL_TPARAMS(n)这个宏，可以看出这

9、个宏最终产生的是：typename T1typename T1, typename T2typename T1, typename T2, typename T3/.我们不妨分析 TTL_TPARAMS(n)的整个过程。分析宏主要把握我以上提到的一些要点即可。以下过程我建议你翻着 ttl 的代码，相关代码文件：function.hpp, macro_params.hpp, macro_repeat.hpp, macro_misc.hpp, macro_counter.hpp。so, here we go分析过程，逐层分析，逐层展开，例如 TTL_TPARAMS(1)：#define TTL_T

10、PARAMS(n) TTL_TPARAMSX(n,T) = TTL_TPARAMSX( 1, T )#define TTL_TPARAMSX(n,t) TTL_REPEAT(n, TTL_TPARAM, TTL_TPARAM_END, t)= TTL_REPEAT( 1, TTL_TPARAM, TTL_TPARAM_END, T )#define TTL_TPARAM(n,t) typename t#n,#define TTL_TPARAM_END(n,t) typename t#n#define TTL_REPEAT(n, m, l, p) TTL_APPEND(TTL_REPEAT_,

11、TTL_DEC(n)(m,l,p) TTL_APPEND(TTL_LAST_REPEAT_,n)(l,p)注意，TTL_TPARAM, TTL_TPARAM_END 虽然也是两个宏，他们被作为TTL_REPEAT 宏的参数，按照 prescan 规则，似乎应该先将这两个宏展开再传给 TTL_REPEAT。但是，如同我在前面重点提到的，这两个宏是 function-like macro，使用时需要加括号，如果没加括号，则不当作宏处理。因此，展开 TTL_REPEAT 时，应该为：= TTL_APPEND( TTL_REPEAT_, TTL_DEC(1)(TTL_TPARAM,TTL_TPARAM

12、_END,T) TTL_APPEND( TTL_LAST_REPEAT_,1)(TTL_TPARAM_END,T)这个宏体看起来很复杂，仔细分析下，可以分为两部分：TTL_APPEND( TTL_REPEAT_, TTL_DEC(1)(TTL_TPARAM,TTL_TPARAM_END,T)以及TTL_APPEND( TTL_LAST_REPEAT_,1)(TTL_TPARAM_END,T)先分析第一部分：#define TTL_APPEND( x, y ) TTL_APPEND1(x,y) /先展开 x,y 再将 x,y 连接起来#define TTL_APPEND1( x, y ) x #

13、 y#define TTL_DEC(n) TTL_APPEND(TTL_CNTDEC_, n)根据先展开参数的原则，会先展开 TTL_DEC(1)= TTL_APPEND(TTL_CNTDEC_,1) = TTL_CNTDEC_1#define TTL_CNTDEC_1 0 注意，TTL_CNTDEC_不是宏，TTL_CNTDEC_1 是一个宏。= 0 ， 也就是说，TTL_DEC(1)最终被展开为 0。回到 TTL_APPEND部分：= TTL_REPEAT_0 (TTL_TPARAM,TTL_TPARAM_END,T)#define TTL_REPEAT_0(m,l,p)TTL_REPEA

14、T_0 这个宏为空，那么，上面说的第一部分被忽略，现在只剩下第二部分：TTL_APPEND( TTL_LAST_REPEAT_,1)(TTL_TPARAM_END,T)= TTL_LAST_REPEAT_1 (TTL_TPARAM_END,T) / TTL_APPEND 将TTL_LAST_REPEAT_和 1 合并起来#define TTL_LAST_REPEAT_1(m,p) m(1,p)= TTL_TPARAM_END( 1, T )#define TTL_TPARAM_END(n,t) typename t#n= typename T1 展开完毕。虽然我们分析出来了，但是这其实并不是我们想要的。我们应该从那些宏里去获取作者关于宏的编程思想。很好地使用宏看上去似乎是一些偏门的奇技淫巧，但是他确实可以让我们编码更自动化。