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你用过宏##粘贴函数,然后用函数指针查找执行吗?今天就给你说道说道

总述 宏的使用,大家经常会用,但是一般只是简单定义一个符号常量,类似于#define WHEEL_SCALE_MM 0.53f、 #define LOG_I(tag, text_fmt, ...) log_i(tag, text_fmt, ##__VA_ARGS__) ,但是除此之外还有宏还有个##粘贴作用,可以配合#define这个常量表达式,可以做成一个宏定义指针函数列表,继而查询执行函数。     话不多说,我们开始今天的分享,首先还是会进行一下常规的描述,再分享"##"粘贴的妙用。

作者:良知犹存

转载授权以及围观:欢迎添加微信公众号:羽林君

一、#define的常规操作

    #define预处理器指令和其他预处理器指令一样, 以#号作为一行的开

始。ANSI和后来的标准都允许#号前面有空格或制表符, 而且还允许在#和

指令的其余部分之间有空格。但是旧版本的C要求指令从一行最左边开始,

而且#和指令其余部分之间不能有空格。指令可以出现在源文件的任何地

方, 其定义从指令出现的地方到该文件末尾有效。我们大量使用#define指令来定义明示常量(manifest constant) (也叫做符号常量) 。

    预处理器指令从#开始运行, 到后面的第1个换行符为止。也就是说, 指

令的长度仅限于一行。然而, 在预处理开始前, 编译器会把多行物理行处理为一行逻辑行。

一般我们会用#define 来进行明示常量,或者做一个简单的宏替换函数

代码语言:javascript
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#define RX_BUF_SIZE 30#define MBEDTLS_DES_C        /*数据加密*/
#define ExitIsr   Encoder_Isr   
void Encoder_Isr(void){  
	g.dir_count += (g.dir == 1)? 1 : -1;
}

    每行#define(逻辑行) 都由3部分组成。第1部分是#define指令本身。第

2部分是选定的缩写, 也称为宏。有些宏代表值(如本例) , 这些宏被称为

类对象宏 。C 语言还有类函数宏 , 稍后讨论。宏的名称中不允许有空格, 而且必须遵循C变量的命名规则:只能使用字符、 数字和下划线(_) 字符, 而且首字符不能是数字。第3部分(指令行的其余部分) 称为替换列表或替换体 。

    一旦预处理器在程序中找到宏的实例后, 就会用替换体代替该宏。从宏变成最终替换文本的过程称为宏展开。注意, 可以在#define行使用标准C注释。如前所述, 每条注释都会被一个空格代替。

此外我们还会比较多的使用变宏参

通过把宏参数列表中最后的参数写成省略号(即, 3个点...) 来实现这

一功能。这样, 预定义宏_ _VA_ARGS_ _可用在替换部分中, 表明省略号代表什么。 

代码语言:javascript
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#define PR(...) printf(_ _VA_ARGS_ _)

假设稍后调用该宏:

代码语言:javascript
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PR("Howdy");PR("weight = %d, shipping = $%.2f\n", wt, sp);

对于第1次调用, _ _VA_ARGS_ _展开为1个参数:"Howdy"。

对于第2次调用, _ _VA_ARGS_ _展开为3个参数:"weight = %d,

shipping = $%.2f\n"、 wt、 sp。

因此, 展开后的代码是:

​​​​​​​

代码语言:javascript
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printf("Howdy");printf("weight = %d, shipping = $%.2f\n", wt, sp);

二、#define配合##使用

    很多人应该都知道"##"的用法,它被称为预处理的粘合剂,与#运算符类似,##运算符可用于类函数宏的替换部分。而且,##还可以用于对象宏的替换部分。##运算符可以把两个记号组合成一个记号。

代码语言:javascript
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#define def_u32_array(__name, __size)     uint32_t array_##__name[__size];

实际中,我们可以这样使用:

代码语言:javascript
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def_u32_array(sample_buffer, 64)

宏展开的效果是:

代码语言:javascript
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uint32_t array_sample_buffer[64];

同样类比于初始化一个数组,我们也可以粘贴形成一个函数

下面就是在Linux内核里面的源代码:

其中这个__pcpu_size_call_return宏,通过##粘贴选择要使用的raw_cpu_read_x 函数。

代码语言:javascript
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#define __pcpu_size_call_return(stem, variable)        \
({                  \
  typeof(variable) pscr_ret__;          \
  __verify_pcpu_ptr(&(variable));          \
  switch(sizeof(variable)) {          \
  case 1: pscr_ret__ = stem##1(variable); break;      \
  case 2: pscr_ret__ = stem##2(variable); break;      \
  case 4: pscr_ret__ = stem##4(variable); break;      \
  case 8: pscr_ret__ = stem##8(variable); break;      \
  default:              \
    __bad_size_call_parameter(); break;      \
  }                \
  pscr_ret__;              \
})
#define raw_cpu_read_1(pcp)    raw_cpu_generic_read(pcp)
#define raw_cpu_generic_read(pcp)          \
({                  \
  *raw_cpu_ptr(&(pcp));            \
})

这部分是更高层次的宏定义,将##粘贴的函数再次定义为一个宏函数

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#define raw_cpu_read(pcp)       __pcpu_size_call_return(raw_cpu_read_, pcp)
#define __this_cpu_read(pcp)                        \
({                                  \
    __this_cpu_preempt_check("read");               \
    raw_cpu_read(pcp);                      \
})

最后面进行执行 __this_cpu_read(current_kprobe);

代码语言:javascript
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int __kprobes arc_kprobe_handler(unsigned long addr, struct pt_regs *regs)
{
  struct kprobe *p
  p = __this_cpu_read(current_kprobe);
  p = get_kprobe((unsigned long *)addr);
  
  ... 省略多行代码
  
  if (p->break_handler && p->break_handler(p, regs)) {
    setup_singlestep(p, regs);
    kcb->kprobe_status = KPROBE_HIT_SS;
    return 1;
}

在C++中我们也可以将做成一个指针列表,对应好每个函数的名称后,再次调用该定义的宏参数,就实现了指针调用。

代码语言:javascript
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#define AddFunc(Func) \
FuncPtrTemplate Func##Map(int mode_name, int state_name) \
{ \
    static auto modeMap = Func##Register(); \
    auto pair = std::make_pair(mode_name, state_name); \
    auto mapEntry = modeMap->find(pair); \
    if (mapEntry == modeMap->end()) \
        return nullptr; \
    return mapEntry->second; \
} \
bool Mode::Func(State *state) { \
    auto state_id = getStateId(); \
    auto p_function = Func##Map(getId(), state_id); \
    if (p_function) \
        return p_function(this, state); \
    return false; \
}
AddFunc(IsExit);
int main(){
  IsExit(p.get());
}

这也是Linux内核中的代码,用来print不同状态的打印信息,如果大家想要快速掌握这些使用方法,建议大家撸一撸Linux内核源码呢。

 这就是我分享的#define的操作方法,里面代码是实践过的,如果大家有什么更好的思路,欢迎分享交流哈。

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  • 本文为 InfoQ 中文站特供稿件
  • 首发地址https://www.infoq.cn/article/97a800c9380ed4c5eebad5065
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