C/C++——宏综述

C++提供的编译预处理功能主要有以下三种：
　　（一） 宏定义
　　（二） 文件包含
　　（三） 条件编译
　　在C++中，我们一般用const定义符号常量。很显然，用const定义常量比用define定义常量更好。
　　在使用宏定义时应注意的是：
　　（a） 在书写#define 命令时，注意<宏名>和<字符串>之间用空格分开，而不是用等号连接。
　　（b） 使用#define定义的标识符不是变量，它只用作宏替换，因此不占有内存。
　　（c） 习惯上用大写字母表示<宏名>，这只是一种习惯的约定，其目的是为了与变量名区分，因为变量名
　　通常用小写字母。
　　如果某一个标识符被定义为宏名后，在取消该宏定义之前，不允许重新对它进行宏定义。取消宏定义使用如下命令：
　　#undef<标识符>
　　其中，undef是关键字。该命令的功能是取消对<标识符>已有的宏定义。被取消了宏定义的标识符，可以对它重新进行定义。
　　宏定义可以嵌套，已被定义的标识符可以用来定义新的标识符。例如：
　　#define PI 3.14159265
　　#define R 10
　　#define AREA (PI*R*R)

 

        单的宏定义将一个标识符定义为一个字符串，源程序中的该标识符均以指定的字符串来代替。前面已经说过，预处理命令不同于一般C++语句。因此预处理命令后通常不加分号。这并不是说所有的预处理命令后都不能有分号出现。由于宏定义只是用宏名对一个字符串进行简单的替换，因此如果在宏定义命令后加了分号，将会连同分号一起进行置换。
　　带参数的宏定义
　　带参数的宏定义的一般形式如下：
　　#define <宏名>（<参数表>） <宏体>
　　其中， <宏名>是一个标识符，<参数表>中的参数可以是一个，也可以是多个，视具体情况而定，当有多个参数的时候，每个参数之间用逗号分隔。<宏体>是被替换用的字符串，宏体中的字符串是由参数表中的各个参数组成的表达式。例如：
　　#define SUB(a,b) a-b
　　如果在程序中出现如下语句：
　　result=SUB(2, 3)
　　则被替换为：
　　result=2-3；
　　如果程序中出现如下语句：
　　result= SUB（x+1, y+2）;
　　则被替换为：
　　result=x+1-y+2;
　　在这样的宏替换过程中，其实只是将参数表中的参数代入到宏体的表达式中去，上述例子中，即是将表达式中的a和b分别用2和3代入。
　　我们可以发现：带参的宏定义与函数类似。如果我们把宏定义时出现的参数视为形参，而在程序中引用宏定义时出现的参数视为实参。那么上例中的a和b就是形参，而2和3以及x+1和y+2都为实参。在宏替换时，就是用实参来替换<宏体>中的形参。
　　在使用带参数的宏定义时需要注意的是：
　　（1）带参数的宏定义的<宏体>应写在一行上，如果需要写在多行上时，在每行结束时，使用续行符 "/"结
　　束，并在该符号后按下回车键，最后一行除外。
　　（2）在书写带参数的宏定义时，<宏名>与左括号之间不能出现空格，否则空格右边的部分都作为宏体。
　　例如：
　　#define ADD (x,y) x+y
　　将会把"（x,y）x+y"的一个整体作为被定义的字符串。
　　（3）定义带参数的宏时，宏体中与参数名相同的字符串适当地加上圆括号是十分重要的，这样能够避免
　　可能产生的错误。例如,对于宏定义：
　　#define SQ(x) x*x
　　当程序中出现下列语句：
　　m=SQ(a+b);
　　替换结果为：
　　m=a+b*a+b;
　　这可能不是我们期望的结果，如果需要下面的替换结果：
　　m=(a+b)*(a+b);
　　应将宏定义修改为：
　　#define SQ(x) (x)*(x) 
　　对于带参的宏定义展开置换的方法是：在程序中如果有带实参的宏（如"SUB（2,3）"），则按"#define"命令行中指定的字符串从左到右进行置换。如果串中包含宏中的形参（如a、b），则将程序语句中相应的实参（可以是常量、变量或者表达式）代替形参，如果宏定义中的字符串中的字符不是参数字符（如a-b中的-号），则保留。这样就形成了置换的字符串。

 

转载自：http://wenda.tianya.cn/wenda/thread?tid=7348d0705ec19308

代码自动生成-宏带来的奇技淫巧

Author : Kevin Lynx

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<y?x:y) //事实上这个宏存在BUG
   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. 很多程序员不知道的#和##
   #符号把一个符号直接转换为字符串，例如：
   #define STRING(x) #x
   const 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_##x
   int 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 %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_##x
   PARAM( 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_##x
   PARAM( ADDPARAM( 1 ) ); 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 ) #x
   TO_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：

#define TTL_FUNC_BUILD_FUNCTOR_CALLER(n)  /
 template< typename R, TTL_TPARAMS(n) > /
 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 <typename R, typename T1> struct functor_caller_base1
template <typename R, typename T1, typename T2> struct functor_caller_base2
template <typename R, typename T1, typename T2, typename T3> struct functor_caller_base3
///...
那么，核心部分在于TTL_TPARAMS(n)这个宏，可以看出这个宏最终产生的是：
typename T1
typename T1, typename T2
typename 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_TPARAMS(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_, 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_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 ## 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_REPEAT_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。

 

参考资料：
macro语法: http://developer.apple.com/documentation/DeveloperTools/gcc-4.0.1/cpp/Macros.html
ttl(tiny template library) : http://tinytl.sourceforge.net/

 

转载自：http://www.cppblog.com/kevinlynx/archive/2008/03/19/44828.html

 

 

补充：

 

宏中"#"和"##"的用法

一、一般用法

我们使用#把宏参数变为一个字符串,用##把两个宏参数贴合在一起.

用法:

#include<cstdio>

#include<climits>

using namespace std; 

#define STR(s)     #s

#define CONS(a,b)  int(a##e##b)

int main()

{

    printf(STR(vck));           // 输出字符串"vck"

    printf("%d/n", CONS(2,3));  // 2e3 输出:2000

    return 0;

}

 

 

二、当宏参数是另一个宏的时候

需要注意的是凡宏定义里有用'#'或'##'的地方宏参数是不会再展开.

1, 非'#'和'##'的情况

#define TOW      (2)

#define MUL(a,b) (a*b)

printf("%d*%d=%d/n", TOW, TOW, MUL(TOW,TOW));

这行的宏会被展开为：

printf("%d*%d=%d/n", (2), (2), ((2)*(2)));

MUL里的参数TOW会被展开为(2).

 

 

2, 当有'#'或'##'的时候

#define A          (2)

#define STR(s)     #s

#define CONS(a,b)  int(a##e##b)

printf("int max: %s/n",  STR(INT_MAX));    // INT_MAX ＃i nclude<climits>

这行会被展开为：

printf("int max: %s/n", "INT_MAX");

printf("%s/n", CONS(A, A));               // compile error 

这一行则是：

printf("%s/n", int(AeA));

INT_MAX和A都不会再被展开, 然而解决这个问题的方法很简单. 加多一层中间转换宏.

加这层宏的用意是把所有宏的参数在这层里全部展开, 那么在转换宏里的那一个宏(_STR)就能得到正确的宏参数.

#define A           (2)

#define _STR(s)     #s

#define STR(s)      _STR(s)          // 转换宏

#define _CONS(a,b)  int(a##e##b)

#define CONS(a,b)   _CONS(a,b)       // 转换宏

printf("int max: %s/n", STR(INT_MAX));          // INT_MAX,int型的最大值，为一个变量 ＃i nclude<climits>

输出为: int max: 0x7fffffff

STR(INT_MAX) -->  _STR(0x7fffffff) 然后再转换成字符串；

printf("%d/n", CONS(A, A));

输出为：200

CONS(A, A)  -->  _CONS((2), (2))  --> int((2)e(2))

 

 

三、'#'和'##'的一些应用特例

1、合并匿名变量名

#define  ___ANONYMOUS1(type, var, line)  type  var##line

#define  __ANONYMOUS0(type, line)  ___ANONYMOUS1(type, _anonymous, line)

#define  ANONYMOUS(type)  __ANONYMOUS0(type, __LINE__)

例：ANONYMOUS(static int);  即: static int _anonymous70;  70表示该行行号；

第一层：ANONYMOUS(static int);  -->  __ANONYMOUS0(static int, __LINE__);

第二层：                        -->  ___ANONYMOUS1(static int, _anonymous, 70);

第三层：                        -->  static int  _anonymous70;

即每次只能解开当前层的宏，所以__LINE__在第二层才能被解开；

 

 

2、填充结构

#define  FILL(a)   {a, #a}

enum IDD{OPEN, CLOSE};

typedef struct MSG{

  IDD id;

  const char * msg;

}MSG;

MSG _msg[] = {FILL(OPEN), FILL(CLOSE)};

相当于：

MSG _msg[] = {{OPEN, "OPEN"},

              {CLOSE, "CLOSE"}};

 

 

3、记录文件名

#define  _GET_FILE_NAME(f)   #f

#define  GET_FILE_NAME(f)    _GET_FILE_NAME(f)

static char  FILE_NAME[] = GET_FILE_NAME(__FILE__);

 

 

4、得到一个数值类型所对应的字符串缓冲大小

#define  _TYPE_BUF_SIZE(type)  sizeof #type

#define  TYPE_BUF_SIZE(type)   _TYPE_BUF_SIZE(type)

char  buf[TYPE_BUF_SIZE(INT_MAX)];

     -->  char  buf[_TYPE_BUF_SIZE(0x7fffffff)];

     -->  char  buf[sizeof "0x7fffffff"];

这里相当于：

char  buf[11];

 

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