如何为静态嵌入式操作系统创建一个复杂的宏资源检查？

Question

我有一个嵌入式操作系统，需要在编译时静态定义其资源。

例如:

#define NUM_TASKS 200

目前，我有一个头文件，每个开发者都需要声明他/她所需的任务，就像这样：

#define ALL_TASKS  ( \
                     1 + \  /* need one task in module A */
                     2   \  /* need two tasks in module B */
                   )

在操作系统编译期间，会进行一项检查：

#if (ALL_TASKS > NUM_TASKS)
#error Please increase NUM_TASKS in CONF.H
#endif

当我编译时，需要更多的任务，编译就会停止，并明确告知静态操作系统没有足够的任务来使其工作。

目前为止还好。

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懒惰的程序员忘记将他在模块A中添加的任务添加到目录x/y/z/foo/bar/baz/中的全局声明文件中。

我想要的是以下构造，但我似乎无法通过任何宏技巧实现：

使用宏声明模块中所需的资源，如下所示：

OS_RESERVE_NUMBER_OF_TASKS(2)

在这个模块中，将全局任务数量增加2。

我的第一个粗略想法是这样的:

#define OS_RESERVE_NUMBER_OF_TASKS(max_tasks)       #undef RESOURCE_CALC_TEMP_MAX_NUM_TASKS \
                                                    #define RESOURCE_CALC_TEMP_MAX_NUM_TASKS    RESOURCE_CALC_MAX_NUM_TASKS + max_tasks \
                                                    #undef RESOURCE_CALC_MAX_NUM_TASKS  \
                                                    #define RESOURCE_CALC_MAX_NUM_TASKS     RESOURCE_CALC_TEMP_MAX_NUM_TASKS    \
                                                    #undef RESOURCE_CALC_TEMP_MAX_NUM_TASKS

但是这样做行不通，因为在一个#define中嵌套另一个#define是无效的。

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所以问题基本上是：

您有想法如何将任务数量的计算拆分到多个文件（即模块本身）中，并在编译时将该数字与定义的最大任务数进行比较吗？

如果这不能通过纯C预处理器解决，那么我必须等到我们更改构建系统为scons...

- TabascoEye

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我不相信在纯C中这是可能的，因为它需要在翻译单元（C文件/模块）之间传递预处理信息。 - Drew McGowen

如果C11是一个选项，而你只想让编译失败，你可能可以使用static_assert而不必使用奇怪的预处理器技巧。 - Drew McGowen

Answer 1

你能要求任务具有某些ID或类似的标识，所有任务用户必须使用它们吗？

tasks.h

enum {
    TASK_ID_TASK_A_1,
    TASK_ID_TASK_B_1,
    TASK_ID_TASK_B_2,
    NUM_TASKS
};
void * giveResource(int taskId, int resourceId);

user_module_B.c

#include "tasks.h"
...
resource = giveResource(TASK_ID_TASK_B_1, resource_id_B_needs);

- user694733

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好主意。这将使开发人员注意资源的使用，因为他们不能在枚举中声明其ID之前简单地创建另一个资源。 - TabascoEye

@TabascoEye 如果你想将其他数据与ID号码关联起来，你可能会发现这里的技巧很有用。链接 - user694733

Answer 2

您可以使用 Boost Preprocessor 库的 评估插槽功能 在翻译一个单元的过程中更新宏的值。它定义了几个“插槽”，可以被预处理器代码视为可变全局变量，这将使您能够逐步添加值，而不是用单个表达式定义它。

（这是纯标准 C，但实现它的代码相当复杂）

由于依赖于调用 #include，所以不能在一行中完成，这意味着您不能将其封装成漂亮的一行宏，但它看起来会像这样：

#define TASK_SLOT 2    //just pick one
#define ALL_TASKS BOOST_PP_SLOT(TASK_SLOT)

#define BOOST_PP_VALUE 1 + 2
#include BOOST_PP_ASSIGN_SLOT(TASK_SLOT)    // ALL_TASKS now evals to 3

#define BOOST_PP_VALUE 3 + ALL_TASKS
#include BOOST_PP_ASSIGN_SLOT(TASK_SLOT)    // ALL_TASKS now evals to 6

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如Drew所说（我可能误解了您的要求），这仅适用于一个翻译单元。如果您有一个中央NUM_TASKS，并且允许每个单元累加其自己的ALL_TASKS数字，则可以使用。

如果您需要在多个.c文件中增加值（以便最终的ALL_TASKS是所有模块的总和，而不是一个模块的总和），则需要将它们封装到unity build中，以使此技术起作用，但大多数人认为这是一个坏主意。更先进的构建系统可能更合适，因为预处理器仅设计用于单个单元。

- Alex Celeste

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可以使用Boost来实现这个目的吗？它是一个C++库/框架，但是给出的问题标记为C。 - Drew McGowen

在这种情况下，是的，它的PP库符合C规范。 C++没有添加任何内容到预处理器中。 - Alex Celeste