c detail of macro

深入了解 C宏 C 宏很强大，但我们大多只知道它的替换功能，具体细节总是不清楚，现在时候全面了解它了。

测试方式
gcc –E macro.test.c

参考资料
gcc:http://gcc.gnu.org/onlinedocs/cpp/Macros.html

也可以研究一下boost的 MACRO Metaprogram

或看Linux内核的一些宏技巧（比如list定义，once_call, 等等)
宏的细节
形式参数
形参是个有效的 C 标识符，以逗号和可选的空格分割。

The parameters must be valid C identifiers, separated by commas and optionally whitespace.

实际参数
实参是以逗号和可选的空格分割。这导致了宏的一个缺陷，参数不能是 (a,b) 这样的，boost的foreach宏就受到这个限制。

gcc不受这个限制

The arguments is separated by commas and optionally whitespace.

例如:

#define CALL(f,a) f a

CALL(printf, ( "%d" , 3 ) ) ==> printf ( "%d" , 3 )

Stringified
#和##只在宏定义中有效。
# stringified 把字符# 右边的宏参数转换为字符串 "argument"
example:
#define str(a) #a
str(ADD(x)) ==> "ADD(x)"

Pasted
## pasted 对宏进行参数替换后，去除字符##, 这样就可以实现token合并 example:
#define A abc##def
A ==> abcdef

macro body 展开过程
先进行# stringified操作，再对参数进行替换，最后执行## pasted 操作。

Simple scan 和 Twice scan
object-like宏和 function-like但没有参数的宏，或macro body 有 #(stringified ) or ##(pasted) 的macro, 只执行一遍扫描（simple scan)。
否则就要执行两遍扫描。

两篇扫描:
prescan: 对参数进行扫描，并对可以展开的参数进行完全的宏展开。
second scan: 用展开后的参数，对宏体进行展开，对展开后的结果递归进行完全的宏展开。

simple scan 执行 second scan 一样的过程。
example:
simple sacn:
#define no_param hah
no_param ==> hah

#define UNAME(a) a##__LINE__
UNAME(lidy) ==> lidy__LINE__

#define INC(x) x+1
#define STR(b) #b

STR(INC(x)) ===> "INC(x)"
递归问题
无论是simple scan 或 twice scan的宏展开过程，都不允许对同一宏进行第二次展开。
example:
simple scan:
#define x (4 + y)
#define y (2 * x)

x ==> (4 + y)
==> (4 + (2 * x))

twice scan:

#define a(x) a(x)+1
#define b(x) x+2

b(a(y)) ==>b(a(y)+1)
==>a(y)+1 +2
可变参数的宏
用__VA_ARGS__ 引用可变参数：

#define eprintf(format, ...) fprintf (stderr, format, __VA_ARGS__)
eprintf("abc:%d", 3) ===> fprintf(stderr,"abc:%d", 3)
eprintf("bad") ===> fprintf(stderr,"abc:%d", ) 出错，参数太少了

使用##__VA_ARGS___ 可以处理0参数的情形
#define eprintf(format, ...) fprintf (stderr, format, ##__VA_ARGS__)
eprintf("abc:%d", 3) ===> fprintf(stderr,"abc:%d", 3)
eprintf("bad") ===> fprintf(stderr,"abc:%d")

使用其它名字
#define eprintf(format, args...) fprintf (stderr, format , ##args)

宏不允许重复定义
如果两个宏定义基本一致，是不会报错的。

判断宏一致：4条都要满足
1同是object-or function-like
2 宏体中的token要相同(就是空白分割的token)
3 如果有参数，那么形参要相同
4 有相同的空白处(空白字符数不要求一样和像HTML那样)

相同定义，不报错
#define FOUR (2 + 2)
#define FOUR (2 + 2)
#define FOUR (2 /* two */ + 2)

重复定义错误：
#define FOUR (2 + 2)
#define FOUR ( 2+2 )
#define FOUR ( 2 + 2) //第4条空白处不对
#define FOUR (2 * 2) //第3条宏体的TOKEN不同
#define FOUR(score,and,seven,years,ago) (2 + 2) //第一条不符号
宏调用中使用宏指令
Directives Within Macro Arguments
If, within a macro invocation, that macro is redefined,
then the new definition takes effect in time for argument pre-expansion, but the original definition is still used for argument replacement.
宏调用中重定义那个宏，那么新的定义只在参数展开中起作用，外层宏的宏体展开还是使用原先的定义

#define f(x) x x
f (1
#undef f
#define f 2
f)
==>1 2 1 2 f(2 3) ==> 2(2 3)

多行调用一个宏：
Here is an example illustrating this:

#define ignore_second_arg(a,b,c) a; c

ignore_second_arg (foo (),
ignored (),
syntax error);
==> foo (); syntax error

这会导致程序的序号提示错误。
对于宏调用尽量都在一行内完成。

ignore_second_arg (foo (),ignored (), syntax error);

typeof扩展和 embeded statement ({})表达式
减少重复计算，可以使用 gcc的 typeof扩展和语句表达式
({...}) 对语句进行计算，位于括号中的复合语句的最后一句必需是一个以分号结尾的表达式，它的值将成为这个语句表达式的值。

#define min(X, Y) \
({ typeof (X) x_ = (X); \
typeof (Y) y_ = (Y); \
(x_ < y_) ? x_ : y_; })

简单语句模拟
对于多个语法行的宏定义，建议使用do {...} while (0) 来包裹，这可以把宏调用当成是一个简单的语句

#define SKIP_SPACES(p, limit) \
{ char *lim = (limit); \
while (p < lim) { \
if (*p++ != ' ') { \
p--; break; }}}

if (*p != 0)
SKIP_SPACES (p, lim);
else ...
将出错。

好的方式是：
#define SKIP_SPACES(p, limit) \
do { char *lim = (limit); \
while (p < lim) { \
if (*p++ != ' ') { \
p--; break; }}} \ while (0)

标签: macro

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