C预处理器，递归宏

Question

C预处理器，递归宏

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为什么M(0)和N(0)的结果不同？

#define CAT_I(a, b) a ## b
#define CAT(a, b) CAT_I(a, b)

#define M_0 CAT(x, y)
#define M_1 whatever_else
#define M(a) CAT(M_, a)
M(0);       //  expands to CAT(x, y)

#define N_0() CAT(x, y)
#define N_1() whatever_else
#define N(a) CAT(N_, a)()
N(0);       //  expands to xy

- imre

你到底想要实现什么，目的是什么？ - t0mm13b

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我并不真的想取得什么成就，只是在处理某件事时注意到了这一点，我对其中的原因很好奇。当我不理解某件事情时，这会让我感到烦恼 :)。 - imre

3个回答

3

只需按照顺序进行：

1.)

M(0); //  expands to CAT(x, y) TRUE 
CAT(M_, 0)
CAT_I(M_, 0)
M_0
CAT(x, y)

2.)

N(0); //  expands to xy TRUE
CAT(N_, 0)()
CAT_I(N_, 0)()
N_0()
CAT(x, y)
CAT_I(x, y)
xy

你只需要递归地替换宏。

##预处理器运算符的注意事项：使用##预处理器运算符可以将两个参数“粘合”在一起；这允许在预处理代码中连接两个标记。

与标准宏展开不同，传统的宏展开没有防止递归的规定。如果一个对象宏在其替换文本中未加引号，则在重新扫描过程中它将再次被替换，依此类推。GCC检测到正在扩展递归宏时，会发出错误消息，并在有问题的宏调用后继续执行。（gcc online doc）

- Cacho Santa

1

嗯...我还是不明白。这两个序列都到达了相同的CAT(x, y) -- 那么为什么在一个情况下停止而在另一个情况下不停止呢？ - imre

我认为这里的递归取决于标准的解释，就像James McNellis所说的那样。imre，好问题。 - Cacho Santa

1

在M(0)的情况下，第二个CAT(...)调用完全是由第一个CAT(...)调用引起的，因此它是一个严格的递归调用。在N(0)的情况下，第二个CAT(...)调用仅部分地由第一个CAT(...)调用引起，另一部分来自于该调用之后出现的其他标记（即N的替换列表中的()）。因此，它不是完全递归的。 - James McNellis

-1

看起来你可能没有注意到，但是你的宏有 N(a) CAT(N_,a)()，而 M(a) 被定义为 CAT(M_, a)。请注意使用了额外的参数括号....

- t0mm13b

1

我知道。相应地，N_0 定义为一个函数式（零参数）宏。由于某些原因，在递归评估中似乎会产生影响，但我不确定原因；这是我的问题。 - imre

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可以查看英文原文，
原文链接

- James McNellis · Accepted Answer

事实上，这取决于您对语言标准的解释。例如，在严格符合语言标准文本的预处理器实现mcpp下，第二个也会产生CAT(x, y);的结果[已从结果中删除额外换行符]：

C:\dev>mcpp -W0 stubby.cpp
#line 1 "C:/dev/stubby.cpp"
        CAT(x, y) ;
        CAT(x, y) ;
C:\dev>

C++语言规范存在已知的不一致性（尽管我不知道C规范的缺陷列表在哪里，但同样存在这种不一致性）。规范说明最终的CAT(x, y)不应被宏替换。其目的可能是应该被宏替换。

引用相关缺陷报告：

回到20世纪80年代，WG14的几个人理解到，“非替换”的措辞与尝试生成伪代码之间存在微小差异。

委员会的决定是，在实际程序中没有进入这个领域的意义，试图减少不确定性并不值得改变实现或程序的符合性状态的风险。

因此，为什么在大多数常见的预处理器实现中，我们针对M(0)和N(0)获得不同的行为？在替换M时，第二次调用CAT完全由第一次调用CAT产生的标记组成：

M(0) 
CAT(M_, 0)
CAT_I(M_, 0)
M_0
CAT(x, y)

如果将M_0定义为替换为CAT(M，0)，则替换会无限递归。预处理器规范通过停止宏替换来禁止这种“严格递归”替换，因此CAT(x，y)不会被宏替换。然而，在替换N时，第二次调用CAT仅部分包含第一次调用CAT的结果产生的标记。

N(0)
CAT(N_, 0)       ()
CAT_I(N_, 0)     ()
N_0              ()
CAT(x, y)
CAT_I(x, y)
xy

这里第二次调用CAT部分由第一次调用CAT的标记组成，部分由其他标记组成，即来自N替换列表的()。替换不是严格递归的，因此当第二次调用CAT被替换时，它不能产生无限递归。