简介
总结了vc宏的常用用法,和在分析开源项目时学到的一些宏使用的经验心得和大家分享.
分析
微软msvc编译器在默认状态下不展开宏参数,需要解决这个问题需要开启/Zc:preprocessor编译选项
https://stackoverflow.com/questions/5134523/msvc-doesnt-expand-va-args-correctly
宏的递归调用 源自以下文章
https://stackoverflow.com/questions/12447557/can-we-have-recursive-macros
涉及开源项目
https://github.com/google/libnop/blob/master/include/nop/base/macros.h
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# define pr(n) ((n==1)? 1 : pr(n-1)) |
vc宏的宏是不会处理数字运算的,实际的效果只是展开参数生成代码,上面的这段宏的代码使用的是递归调用pr自身展开参数但实际上对于调用pr(5)展开的结果如下:
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((5==1)? 1 : pr(5-1)) |
实际上第一层嵌套pr(5-1))并没有被展开,由于是递归调用的关系,编译器默认只展开一层,展开的还是字面量pr(5-1)),实际上这个东西被编译器处理为未定义的宏变量,直接导致编译失败.那对于第一层宏嵌套有没有直接展开的方法,答案如下:
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# define EMPTY(...)# define DEFER(...) __VA_ARGS__ EMPTY()# define OBSTRUCT(...) __VA_ARGS__ DEFER(EMPTY)()# define EXPAND(...) __VA_ARGS__# define pr_id() pr# define pr(n) ((n==1)? 1 : DEFER(pr_id)()(n-1))\pr(5) //展开后结果 ((5==1)? 1 : pr_id ()(5 -1))//展开后 pr_id ()(5 -1))=pr(5 -1)) |
第一层嵌套可以用如上方式展开,pr_id ()由于的直接字面量宏函数,直接展开后变成pr,pr(5 -1))就被第二层展开了,这种延迟调用的方法仅对调用自身的宏函数有用,有几层EMPTY()就支持几层展开,其中要注意的一点是,下一次递归调用的入口需要定义另外一个宏实现展开后转义为自身,这样就消除了宏函数不能调用自身的编译器缺陷.
下面我们讨论另一种宏特性:判断可变长度宏参数列表是否是空参数:
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// Returns the second argument of a list.#define _NOP_SECOND_ARG(_, second, ...) second#define _NOP_IS_PROBE(...) _NOP_SECOND_ARG(__VA_ARGS__,0)#define _NOP_PROBE() _, 1#define _NOP_REMOVE_PARENS(...) \ _NOP_IF_ELSE(_NOP_IS_PAREN(__VA_ARGS__)) \ (_NOP_STRIP_PARENS __VA_ARGS__) \ (__VA_ARGS__)#define _NOP_IS_PAREN(...) _NOP_IS_PROBE(_NOP_IS_PAREN_PROBE __VA_ARGS__)#define _NOP_IS_PAREN_PROBE(...) _NOP_PROBE()//__VA_ARGS__=(1)int valtrue=_NOP_IS_PAREN((1));//__VA_ARGS__=1int valfalse=_NOP_IS_PAREN(1); |
宏有一个特殊下特性就是可以检测是否有括号(parenthesis),对于_NOP_IS_PAREN_PROBE宏的定义来说带括号从参数_NOP_IS_PAREN((1))转义成__VA_ARGS__=(1),NOP_IS_PAREN_PROBE VA_ARGS__就变成了_NOP_IS_PAREN_PROBE(1),是正确的带有括号的宏函数_NOP_IS_PAREN_PROBE(1)形式最终会被解释为_NOP_PROBE(),也就是 带有2个参数, 1参数列表形式,返回1,而对于_NOP_IS_PAREN(1)转义成__VA_ARGS=1,_NOP_IS_PAREN_PROBE __VA_ARGS__就变成了_NOP_IS_PAREN_PROBE1,这个_NOP_IS_PAREN_PROBE1最终会变成一个为未定义的宏变量,
NOP_IS_PROBE(…)=NOP_SECOND_ARG(VA_ARGS,0)实际上解析出来的结果是_NOP_SECOND_ARG(NOP_IS_PAREN_PROBE1,0)返回值是0,而对于_NOP_IS_PAREN((1)),被解释为_NOP_PROBE(),也就是 带有2个参数, 1参数列表形式,第二个参数是1,对于_NOP_IS_PAREN(…) 参数是一个以上的情况,结果也一样只不过第二个及它之后的参数跟在_NOP_IS_PROBE()=, 1,后面继续变成后续参数_VA_ARGS,但是这样不影响_NOP_IS_PROBE判断,因为已经解析成前2个参数为, 1不影响判断,这样就是实现了判断宏参数是否带有括号的解析方法,那如果_VA_ARGS__第一个参数为1 ,就变成了_NOP_IS_PAREN_PROBE1,而第二个参数也为1,这样到了_NOP_IS_PROBE解析出来的结果还是第二个参数1,就存在bug理论上也成立,这个问题留给有兴趣的读者自己解决,目前有的缓解方案是只传一个参数到_NOP_IS_PROBE,接下来介绍一种判断可变长度宏参数列表是否为空参数的特性:
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// Returns the first argument of a list.#define _NOP_FIRST_ARG(first, ...) first#define _NOP_REST_ARG(_, ...) __VA_ARGS__#define _NOP_CAT(a, ...) a##__VA_ARGS__#define _NOP_CAT_ARG(a, ...) a##__VA_ARGS__,0#define _NOP_NOT(x) _NOP_IS_PROBE(_NOP_CAT_ARG(_NOP_NOT_, x))#define _NOP_NOT_0 _NOP_PROBE()#define _NOP_NOT_1 _, 0#define _NOP_BOOL(x) _NOP_NOT(_NOP_NOT(x))#define _NOP_IF_ELSE(condition) __NOP_IF_ELSE(_NOP_BOOL(condition))#define __NOP_IF_ELSE(condition) _NOP_CAT(_NOP_IF_, condition)#define _NOP_IF_1(...) __VA_ARGS__ _NOP_IF_1_ELSE#define _NOP_IF_0(...) _NOP_IF_0_ELSE#define _NOP_IF_1_ELSE(...)#define _NOP_IF_0_ELSE(...) __VA_ARGS__#define _NOP_HAS_ARGS(...) \ _NOP_BOOL(_NOP_FIRST_ARG(_NOP_END_OF_ARGUMENTS_ __VA_ARGS__)())#define _NOP_END_OF_ARGUMENTS_(...) _NOP_IS_PAREN(__VA_ARGS__) |
这个特性采用_NOP_HAS_ARGS实现,同样用到了_NOP_IS_PAREN功能,当不存在宏参数时_NOP_FIRST_ARG(NOP_END_OF_ARGUMENTS VA_ARGS)解析成了_NOP_FIRST_ARG(_NOP_END_OF_ARGUMENTS),参数传给_NOP_FIRST_ARG返回自身,第二步变成了_NOP_END_OF_ARGUMENTS=_NOP_IS_PAREN,NOP_IS_PAREN加上这个之后的括号变成了_NOP_IS_PAREN()空参数模式,结果用之前讨论到的括号特性返回0,最后 到了_NOP_BOOL(0),NOP_BOOL又被转义成_NOP_NOT(NOP_NOT(0)),NOP_NOT实现是采用宏的拼接特性,拼接成_NOP_NOT_x,传给_NOP_IS_PROBE,结果是0=1,1=0,所以得到的最后结果是0,也就是说实现了当不存在宏参数时_NOP_HAS_ARGS返回0,当存在宏参数时_NOP_END_OF_ARGUMENTS 和__VA_ARGS__是个未定义的宏变量,即使右边带了一个(),得到的结果_NOP_END_OF_ARGUMENTS___VA_ARGS()这个东西也是是个未定义的宏变量,括号不参与转义,同样这个东西传给_NOP_BOOL得到的是_NOP_IS_PROBE(NOP_END_OF_ARGUMENTS___VA_ARGS())返回的结果是0,再not一次就是1,至此这个特性实现了判断可变长度宏参数列表是否为空的功能.
下面展示一段自己写的demo例子
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#define _NOP_EMPTY()#define _NOP_DEFER1(m) m _NOP_EMPTY()#define _NOP_DEFER2(m) m _NOP_EMPTY _NOP_EMPTY()()#define _NOP_DEFER3(m) m _NOP_EMPTY _NOP_EMPTY _NOP_EMPTY()()() // Recursive expansion macros.#define _NOP_EXPAND0(...) __VA_ARGS__#define _NOP_EXPAND1(...) _NOP_EXPAND0(_NOP_EXPAND0(_NOP_EXPAND0(__VA_ARGS__)))#define _NOP_EXPAND2(...) _NOP_EXPAND1(_NOP_EXPAND1(_NOP_EXPAND1(__VA_ARGS__)))...#define _NOP_EXPAND5(...) _NOP_EXPAND4(_NOP_EXPAND4(_NOP_EXPAND4(__VA_ARGS__)))#define _NOP_EXPAND(...) _NOP_EXPAND5(_NOP_EXPAND5(_NOP_EXPAND5(__VA_ARGS__)))#define _NOP_MAP_TEST_FAKE(...)\(_NOP_FIRST_ARG(__VA_ARGS__) > 0) ? 1 :#define _NOP_MAP_TEST(...) \ _NOP_IF_ELSE(_NOP_HAS_ARGS(__VA_ARGS__)) ( \ _NOP_MAP_TEST_FAKE(__VA_ARGS__) \ _NOP_DEFER3(__NOP_MAP_TEST)()(_NOP_REST_ARG(__VA_ARGS__)) \ )()#define __NOP_MAP_TEST() _NOP_MAP_TESTint main(){ //这种情况编译通过 int n =( (1>0)?1:(_NOP_EXPAND(_NOP_MAP_TEST(1,2,3,4)) 0)); //编译不通过 //int n =( (1>0)?1:(_NOP_MAP_TEST(1,2,3,4) 0));} |
这段demo采用vs2019编译器开启/Zc:preprocessor编译选项,c++版本最新模式,先要描述的测试功能是调用_NOP_MAP_TEST传入多个int参数每个参数转义成_(_NOP_FIRST_ARG(VA_ARGS) > 0) ? 1 :拼接,举例来说
( (1>0)?1:(_NOP_MAP_TEST(1,2) 0));展开后变成( (1>0)?1:((1>0)?!:(2>0):0,同样采用延迟调用和别名的方法调用自身_NOP_MAP_TEST,经过测试这种方式需要_NOP_EXPAND展开才编译通过,每展开一次递归执行一次,直到递归循环全部结束,
经过测试带_NOP_EXPAND编译通过结果正确,不带的模式无法通过编译,以上是笔者总结的一些关于vc宏研究的经验心得,与大家分享.
