为什么在libc中滥用宏是可以的？

Question

为什么在libc中滥用宏是可以的？

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如果我告诉你我想要实现以下代码：

static const uint8_t jump_table[] =
{
    /* ' ' */  1,            0,            0, /* '#' */  4,
               0, /* '%' */ 14,            0, /* '\''*/  6,
      ...
      ...
    /* 't' */ 27, /* 'u' */ 16,            0,            0,
    /* 'x' */ 18,            0, /* 'z' */ 13
};

#define LABEL(Name) do_##Name
#define NOT_IN_JUMP_RANGE(Ch) ((Ch) < ' ' || (Ch) > 'z')
#define CHAR_CLASS(Ch) (jump_table[(INT_T) (Ch) - ' '])
#define REF(Name) &&do_##Name
#define JUMP(ChExpr, table)                   \
do                                            \
{                                             \
    const void *ptr;                          \
    spec = (ChExpr);                          \
    ptr = NOT_IN_JUMP_RANGE (spec) ? REF (form_unknown) \
       : table[CHAR_CLASS (spec)];            \
    goto *ptr;                                \
} while (0)

#define TABLE                                 \
/* Step 0: at the beginning.  */              \
static JUMP_TABLE_TYPE step0_jumps[30] =      \
{                                             \
    REF (form_unknown),                       \
    REF (flag_space),       /* for ' ' */     \
    REF (flag_plus),        /* for '+' */     \
    REF (flag_minus),       /* for '-' */     \
     ...                                      \
    REF (flag_i18n),        /* for 'I' */     \
};

使用示例如下：

void usage_example_function(void)
{
    do
    {
      TABLE;

      /* Get current character in format string.  */
      JUMP (*++f, step0_jumps);

      /* ' ' flag.  */
      LABEL (flag_space):
      space = 1;
      JUMP (*++f, step0_jumps);
      ...
      ...
    } while (something)
}

您会告诉我，在任何合理的编程风格标准下，这是不可接受的，提交这样的代码很可能会带来更多的伤害而不是好处。

现在，glibc使用远比这个（上面代码摘自那里）更多的宏滥用来实现vfprintf，然而这段代码是如此多的编译程序的一部分，并被测试了那么多次，以至于让我觉得今天的（宏）编码标准缺乏正当性。

为什么这样的宏滥用是错误的？或者，如果这样的滥用是如此错误，为什么我们接受这样的libc实现？

- izac89

我不确定，但我猜你可以给出好的建议，即使你自己并不遵循它。 “吸烟对你身体不好！” 妈妈点着一支香烟对孩子说。 - domsson

2

“滥用宏是不好的”这个想法肯定是有来源的。正是像这样的代码让我们认识到了这一点。 - Angew is no longer proud of SO

但是这段代码实际上是对这些认识的反例，因为它是一段经过如此多次测试的代码，以至于你几乎可以说它是没有漏洞的。 - izac89

2

一个典型的“说一套做一套”的例子...故事的寓意是轻率的，其他C库都经过高度优化以提高速度（内核也是如此）。它们也经过了高度的同行评审和测试。我们编写的代码应该清晰易读，避免微观优化，让编译器进行优化。（你不必维护glibc，但在职业环境中，某些人可能需要维护你编写的代码）（另一个有趣的例子是strlen或qsort，如果我没记错，其中甚至涉及到魔数）。 - David C. Rankin

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我不同意你的反例想法。这段代码几乎没有漏洞，因为很多人使用它，即使是最小的漏洞也会很快被发现。也就是说，它并不是因为编写方式而无漏洞，而是尽管编写方式有问题，仍然没有漏洞。 - user3386109

你可以尝试制作一个“更好”的实现。如果你这样做了：如果它不起作用，请在此处发布你的代码（或在代码审查中），顺便说一句：一旦你理解了它的工作原理，它是一种相当优雅的构建状态机的方式（在元级别上）。 - joop

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Eric Postpischil · Accepted Answer

样式规则是旨在提高软件工程师之间（包括当前团队中的工程师，将来将在代码上工作的工程师以及自己未来的自己）之间的沟通，并减少错误并使软件开发更加高效的指南。这些指南应该平衡其他目标，例如性能、必要性、解决特定情况下出现的问题等。
与编译器和语言实现相关的库中的软件通常被称为服务于特殊目的。它可能是C实现的一部分，并且可能需要与C编译器协调。因此，它不完全受到严格符合C代码的约束-它可能使用特定于C实现的结构或功能。（这种使用应该有明确的文档记录。）通常，不可能用严格符合C代码编写C实现-C实现必须以未由C标准指定的方式与硬件和操作系统软件交互。即使在可能的情况下，出于性能和其他目标的原因，可能也不是理想的选择。
库提供的一个目的是做所有“肮脏”的工作，以便您不必自己做，或者做难或复杂的工作。旨在供许多人使用的库是一个很好的投资工程努力的地方，因为少数人的工作会对许多人产生效益。考虑到glibc的直接和间接用户数量，投资回报的杠杆作用是巨大的，因此如果可以提高性能或可移植性，则编写一些奇怪的代码是值得的。在需要这样复杂的代码以获得所需结果或希望使用替代方法时，将该代码放入库中可能会减少世界上这种代码的数量，因为将其放入一个位置供许多人使用，然后不需要编写自己的类似代码来实现相同的目的。
问题中显示的代码与一些预处理器宏的使用相比较温和。除了GCC“标签作为值”扩展（使用&&来获取标签的地址）外，它使用标准功能和构造状态机，这应该对任何拥有软件工程学士学位的人都很熟悉。在研究了该代码之后，经验丰富的软件工程师可以认识到它正在做什么，并且可以相当轻松地使用该代码。