我們還是來(lái)討論c++吧，這幾年在c++里面玩代碼自動(dòng)生成技術(shù)，而預(yù)處理是不可避免，也是不可或缺的重要工具。雖然boost pp預(yù)處理庫(kù)在宏的運(yùn)用上很是完善，但是代碼也太多了，而且代碼很不好理解，對(duì)此，不免讓人疑惑，有必要搞得那么復(fù)雜，搞那么多代碼嗎？并且，看了boostpp的使用接口后，感覺(jué)寫(xiě)得很不干凈，也不好組合。因此，重新做了一套預(yù)處理的輪子。以下的代碼，假設(shè)在msvc2013以上的版本運(yùn)行，反正很多人用MSVC的，裝逼的自當(dāng)別論，造出來(lái)的輪子，傾向于先支持msvc。

首先，我們定義一個(gè)宏，用來(lái)給把入?yún)⒆兂勺址?，咦，這個(gè)事情也太easy了，但是，在此，感覺(jué)，還是有必要廢話(huà)多解釋一下。以下代碼慣例都是，所有可用的宏函數(shù)都是以PP開(kāi)頭全部大寫(xiě)，而以_ZPP開(kāi)頭的全部都是內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，其實(shí)還可以做得更難看一點(diǎn)。因?yàn)楹旰瘮?shù)是全局的，沒(méi)有作用域的概念，并且只是單純的文本替換，死的時(shí)候，還不知道怎么死，所以，必須謹(jǐn)慎對(duì)待。像是windows.h頭文件那樣，直接用min，max作為宏的名字，雖然用起來(lái)很方便，但也不知道制造了多少麻煩，所以，很多時(shí)候，包含windows.h時(shí)，第一件事情就是undef min和max。

以下的代碼，可以隨便在某個(gè)工程下，隨便建立一個(gè)cpp后綴名的源文件，然后按CTRL+F7編譯，不需要F5，就可以看到運(yùn)行的效果，如果編譯通過(guò)，就說(shuō)明宏基本上正確，測(cè)試代碼越多，準(zhǔn)確性就越高。當(dāng)然，你們也可以通過(guò)設(shè)置源文件的屬性，讓msvc生成預(yù)處理后的文件，然后用記事本打開(kāi)那個(gè)文件觀(guān)看。

#define PP_TEXT(str) _ZPP_TEXT(str)
#define _ZPP_TEXT(str) #str

在c++預(yù)處理宏中，操作符#是將后面跟隨的表達(dá)式加上兩個(gè)雙引號(hào)，也就是字符串。PP_TEXT(str)不是直接定義成#str，而是通過(guò)調(diào)用_ZPP_TEXT(str)，然后在那里才將入?yún)⒆兂勺址@得有點(diǎn)輾轉(zhuǎn)，有點(diǎn)多此一舉，但，其實(shí)是為了支持宏的全方位展開(kāi)，也就是入?yún)tr本身也存在宏調(diào)用的時(shí)候，純屬無(wú)奈。比如，如果這樣實(shí)現(xiàn)

#define PP_TEXT(str) #str

那么，對(duì)于下面的情況，

#define AAA aaa

PP_TEXT(AAA)，結(jié)果將是"AAA",而不是"aaa"。因?yàn)楹瓴僮鞣苯邮菍⑷雲(yún)⒆兂勺址?，沒(méi)有讓入?yún)⒂幸稽c(diǎn)點(diǎn)回旋的空間，所以只好引入間接層，讓入?yún)⒂袡C(jī)會(huì)宏展開(kāi)。后面，很多宏函數(shù)都是這樣實(shí)現(xiàn)，不得不間接調(diào)用，以便讓宏全面展開(kāi)。而msvc的宏展開(kāi)機(jī)制更加奇葩，更加不人性化，其間接調(diào)用的形式也更丑陋。這都是沒(méi)辦法的事情。
然后，為了調(diào)試宏，或者測(cè)試宏，當(dāng)然，很多時(shí)候，調(diào)試宏，還是要打開(kāi)預(yù)處理的文件來(lái)對(duì)比分析。我們對(duì) static_assert作一點(diǎn)點(diǎn)包裝，因?yàn)閟tatic_assert需要兩個(gè)參數(shù)，c++11后面的c++版本中，static_assert好像只需要一個(gè)入?yún)?，那時(shí)就不需要這個(gè)包裝了。

#define PP_ASSERT() static_assert((__VA_ARGS__), PP_TEXT(__VA_ARGS__));

PP_ASSERT(...)里面的三個(gè)點(diǎn)，是不定參數(shù)的宏，而__VA_ARGS__就代表了...所匹配的所有參數(shù)，這條語(yǔ)法很重要，要熟練。這里，就不詳細(xì)解釋其用法了，后面會(huì)有大把大把的宏函數(shù)用到__VA_ARGS__。
好了，我們可以開(kāi)始用PP_ASSERT(...)做測(cè)試了。
PP_ASSERT(2+3==5)
如果，然后編譯這個(gè)文件，發(fā)現(xiàn)編譯通過(guò)了，比如
PP_ASSERT(2+3==4)
編譯的時(shí)候，就會(huì)報(bào)錯(cuò)誤信息，error C2338: 2+3==4
好了，測(cè)試準(zhǔn)備建立起來(lái)，就可以開(kāi)始肆無(wú)忌憚的寫(xiě)代碼了。一步一步地構(gòu)建c預(yù)處理宏的圖靈完備。
顯然，當(dāng)務(wù)之急，最根本的宏就是將兩個(gè)宏參數(shù)的并接，也即是##運(yùn)算符，顯然好比#運(yùn)算那樣子，必須給里面參數(shù)有宏展開(kāi)的機(jī)會(huì)，因此要間接調(diào)用，下面是其實(shí)現(xiàn)

#define PP_JOIN(_A, _B) _ZPP_JOIN_I(_A, _B)
#define _ZPP_JOIN_I(_A, _B) _ZPP_JOIN_II(~, _A##_B)
#define _ZPP_JOIN_II(p, res) res

竟然不止一層間接，而是兩層，又多此一舉，是因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)在做宏遞歸的時(shí)候，一層間接調(diào)用還不能讓宏充分地展開(kāi)，所以只好又加間接層，也不明白是何原因，也懶得追究了?，F(xiàn)在，接下來(lái)，當(dāng)然是測(cè)試PP_JOIN了。各位同學(xué)，可以新建立一個(gè)測(cè)試文件，那個(gè)文件include我們的這個(gè)宏函數(shù)。當(dāng)然，也可以在同一個(gè)文件里面寫(xiě)測(cè)試代碼，注意分成兩段代碼，上一段寫(xiě)宏函數(shù)，下一段寫(xiě)測(cè)試代碼，目前來(lái)看，都可以的，后面再整理。

PP_ASSERT(PP_JOIN(1+2, == 3))
#define A 20
#define B 10
PP_ASSERT(PP_JOIN(A + B, == 30))

有了PP_JOIN，就可以開(kāi)始做點(diǎn)其他事情了。比如，計(jì)數(shù)器，

#define _ZPP_INC_JOIN(_A, _B) _ZPP_INC_JOIN_IMP1(_A, _B)
#define _ZPP_INC_JOIN_IMP1(_A, _B) _ZPP_INC_JOIN_IMP2(~, _A##_B)
#define _ZPP_INC_JOIN_IMP2(p, res) res

#define PP_INC(x, ) _ZPP_INC_JOIN(_ZPP_INC_, x)
#define _ZPP_INC_0 1
#define _ZPP_INC_1 2
#define _ZPP_INC_2 3
#define _ZPP_INC_3 4
#define _ZPP_INC_4 5
#define _ZPP_INC_5 6
#define _ZPP_INC_6 7
#define _ZPP_INC_7 8
#define _ZPP_INC_8 9
#define _ZPP_INC_9 10

這里，我們重新又實(shí)現(xiàn)了一遍PP_JOIN，這也是沒(méi)辦法的事情，后面在重重嵌套的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)PP_JOIN里面又包含PP_JOIN的情況，這樣會(huì)導(dǎo)致宏停止展開(kāi)了，所以，只好對(duì)于每一個(gè)要用到JOIN之處，都用自己版本的JOIN。
這是宏函數(shù)的實(shí)現(xiàn)方式，通過(guò)并接，文本替換，一一枚舉，才達(dá)到這樣的效果，也就是說(shuō)，我們通過(guò)JOIN函數(shù)，在宏里面構(gòu)造了一個(gè)計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)類(lèi)型。如果每個(gè)宏函數(shù)都這樣寫(xiě)，豈不是很累。好消息是，只需用這種苦逼方式實(shí)現(xiàn)幾個(gè)最基本的函數(shù)，然后通過(guò)宏的遞歸引擎，其他的宏函數(shù)就不需這樣子一個(gè)一個(gè)苦逼的并接替換了。
PP_ASSERT(PP_INC(9)==10)
PP_ASSERT(PP_INC(PP_INC(9)) == 11)
寫(xiě)測(cè)試代碼習(xí)慣了，寫(xiě)起來(lái)就很有意思了，測(cè)試通過(guò)，也是最激動(dòng)人心的時(shí)刻。
接下來(lái)，要處理msvc里面宏的惡心行為，然后就結(jié)束本引言。

#define PAIR_SECOND(x, y) y
PP_ASSERT(PAIR_SECOND(10, 20) == 20)

這樣子，還不錯(cuò)，下面，再define一個(gè)宏函數(shù)，讓其返回一個(gè)pair，也就是兩個(gè)值

#define MAKE_PAIR(x, y) x, y

然后，這樣調(diào)用，
PAIR_SECOND(MAKE_PAIR(10, 20))
編譯器馬上就不高興了，warning C4003: “PAIR_SECOND”宏的實(shí)參不足
好像是編譯器沒(méi)有先展開(kāi)MAKE_PAIR(10, 20)，然后再調(diào)用PAIR_SECOND，而是直接把MAKE_PAIR(10, 20)整個(gè)當(dāng)成一個(gè)函數(shù)傳給PAIR_SECOND，然后，PAIR_SECOND就提示實(shí)參不足，然后，硬要測(cè)試，
PP_ASSERT(PAIR_SECOND(MAKE_PAIR(10, 20)) == 20)
顯然，無(wú)論如何，編譯器勢(shì)必就龍顏大怒了。對(duì)此，我們只好再引入間接層，想辦法讓MAKE_PAIR(10, 20)先展開(kāi)，然后再傳給PAIR_SECOND。這樣，就不能直接用這樣的形式了，PAIR_SECOND(MAKE_PAIR(10, 20)) 。只好改成這樣，下面的幾行代碼，很有點(diǎn)驚天地泣鬼神的味道。

#define _ZPP_INVOKE_JOIN(_A, _B) _ZPP_IMP_INVOKE_JOIN_I(_A, _B)
#define _ZPP_IMP_INVOKE_JOIN_I(_A, _B) _ZPP_IMP_INVOKE_JOIN_II(~, _A##_B)
#define _ZPP_IMP_INVOKE_JOIN_II(p, res) res

#define PP_INVOKE(m, args, ) _ZPP_INVOKE_JOIN(m, args) 

前面幾行代碼都是PP_INVOKE的JOIN函數(shù)實(shí)現(xiàn)，可以直接當(dāng)它們是JOIN函數(shù)，關(guān)鍵是PP_INVOKE(m, args, ...)這里，第一個(gè)參數(shù)m是宏函數(shù)，第二個(gè)是args，是要傳給第一個(gè)參數(shù)m的參數(shù)列表，用括號(hào)括起來(lái)，至于后面的省略號(hào)，是有些時(shí)候?yàn)榱巳偩幾g器而添加的，也不知道是什么原因，反正這樣子就可以了，懶得追究。垃圾宏，垃圾預(yù)處理，只要能完成功能就行了，c++中，代碼生成代碼，重頭戲在tmp那里，宏只是小小必要的輔助工具而已。然后，這樣調(diào)用，
PP_ASSERT(PP_INVOKE(PAIR_SECOND, (MAKE_PAIR(10, 20))) == 20)
編譯通過(guò)了，好不容易?。?/p>

最新評(píng)論