C语言宏嵌套的展开规则

混说Linux

发布于 2023-02-24 16:13:20

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C语言中，宏是在预编译时用宏体内容“文本替换”代码中的宏名的。

先讲一些宏嵌套的展开规则：

一般的展开规律像函数的参数一样：先展开参数，再分析函数，即由内向外展开；
当宏中有#运算符的时候，不展开参数；
当宏中有##运算符的时候，先展开函数，再分析参数；
##运算符用于将参数连接到一起，预处理过程把出现在##运算符两侧的参数合并成一个符号，注意不是字符串；

“#”和“##”的使用规则：

“#”是将宏参数转换为字符串。不管该参数宏什么，即“原貌”用字符串显示出来。即将宏参数用双引号“”包裹起来形成一个字符串。例如：

#define T(x) #x
int temp = 10;
cout << T(temp) << endl; //输出 temp 而不是 10
// T(temp) -> "temp"  (将宏参数用双引号包含起来形成一个字符串)

“##”被称为连接符（concatenation），把宏参数与之前的token(参数／字符串空格等)连接起来。例如：

#define T(x) x##[2]
int a[5] = {1,2,3,4,5};
cout << T(a) << endl; //输出 3 即 a[2]

宏的常见展开错误：

// 1. 宏参数在宏体中未加括号包裹起来
#define T(a)  a*10
int a = 1;
cout << T(a+1) << endl; //输出 11 而非20

// 2. 整个宏体内容未加括号包裹起来
#define T(x)  x+1
cout << 10*T(1) << endl; //输出 11 而非20

解决办法：

在宏定义中，将参数加上括号，这样在替换时保证括号内的表达式优先运算。
利用括号将整个宏定义的内容括起来，保证整个宏定义中的表达式优先运算。

宏嵌套：

宏嵌套是宏使用的难点，也是易错点。下面我将宏嵌套的展开规则用流程图来说明一下：

注意：上图中的 2 和 3 是条件或，只要满足一个条件就会进入流程 5。

下面举例说明：

// example 1
#include <cstdio>
#define TO_STRING2(x)  #x
#define TO_STRING1(x)  #x
#define TO_STRING(x)   TO_STRING1(x)

#define PARAM(x)       #x
#define ADDPARAM(x)    INT_##x
 
int main()
{
    const char *str = TO_STRING(PARAM(ADDPARAM(1)));
    printf("%s\n", str); //输出: "ADDPARAM(1)"
 
    str = TO_STRING2(PARAM(ADDPARAM(1)));
    printf("%s\n", str); //输出: PARAM(ADDPARAM(1)) 
 
    return 0;
}

上例中两个嵌套宏的展开流程如下：

TO_STRING(PARAM(ADDPARAM(1)))
-> 展开 PARAM：TO_STRING("ADDPARAM(1)")
-> 展开 TO_STRING：TO_STRING1("ADDPARAM(1)")
-> 展开 TO_STRING1："\"ADDPARAM(1)\""
TO_STRING2(PARAM(ADDPARAM(1)))
-> 展开 TO_STRING2："PARAM(ADDPARAM(1))"

// example 2
#include <cstdio>
#define TO_STRING2(x) a_##x
#define TO_STRING1(x) #x
#define TO_STRING(x)  TO_STRING1(x)

#define PARAM(x)    #x
#define ADDPARAM(x) INT_##x
 
int main()
{
    const char *str = TO_STRING(TO_STRING2(PARAM(ADDPARAM(1))));
    printf("%s\n", str); //输出: a_PARAM(INT_1)
    return 0;
}

上例中嵌套宏的展开流程如下：

TO_STRING(TO_STRING2(PARAM(ADDPARAM(1))))
-> 展开 TO_STRING2：TO_STRING(a_PARAM(ADDPARAM(1))) //注意此次展开后，PARAM宏名被破坏了，变成了a_PARAM不再是有效的宏名了
-> 展开 ADDPARAM：TO_STRING(a_PARAM(INT_1))
-> 展开 TO_STRING：TO_STRING1(a_PARAM(INT_1))
-> 展开 TO_STRING1："a_PARAM(INT_1)"

注意：嵌套宏的展开规则与编译器有关，不同的编译器可能对同一个嵌套宏展开不同。

以上测试都是在 VS2010（x86）上。

原文：https://zhuanlan.zhihu.com/p/344240420

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原始发表：2022-12-21，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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