如何在C语言中将表达式转换为字符串

Question

有没有办法在C语言中在字符串化之前对表达式进行评估？

例如：

#define stringify(x)  #x
...
const char * thestring = stringify( 10 * 50 );

问题在于我想获取

const char * thestring = "500";

而不是：

const char * thestring = "10 * 50";

这可以做到吗？

- Andrew

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抱歉，我无法克制自己同时说出RTFM和LMGTFY xD。 - fortran

Answer 1

C 预处理器无法完成此操作，因此请改用 snprintf ：

char *stringify(int n) {
   char *res = malloc(12);
   snprintf(res, 12, "%d", n);
   return res;
}

用法

const char *thestring = stringify(10 * 50);

注意事项

为了简单起见，我省略了错误控制和 free。

- dfa

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放弃“据我所知”的说法。预处理器在编译器之前运行。表达式在运行时语义上计算（尽管编译器应该在编译时将其优化为单个常量）。 - T.E.D.

由于您省略了 free，@Andrew的代码可能会导致内存泄漏。 - SLaks

@SLaks：这就是为什么我添加了一个NB。 - dfa

注意：10个字节不够。你至少需要12个字节，包括零终止符和负整数的前导“-”。 - Enno

Answer 2

也许你不会喜欢表达式的呈现方式，是的，这是可能的，但需要以非常折衷的方式来完成——你需要创建一种独立的函数语言，由预处理器“运行”。证明如下：

$ cvs -d:pserver:[e-mail]:/cvsroot/chaos-pp login 
$ cvs -z3 -d:pserver:[e-mail]:/cvsroot/chaos-pp co -P chaos-pp
$ cvs -z3 -d:pserver:[e-mail]:/cvsroot/chaos-pp co -P order-pp
$ cd order-pp/example
$ grep -A 6 'int main' fibonacci.c
int main(void) {
   printf
     ("The 500th Fibonacci number is "
      ORDER_PP(8stringize(8to_lit(8fib(8nat(5,0,0)))))
      ".\n");
   return 0;
}
$ cpp -I../inc fibonacci.c 2>/dev/null | grep -A 6 'int main' 
int main(void) {
   printf
     ("The 500th Fibonacci number is "
      "139423224561697880139724382870407283950070256587697307264108962948325571622863290691557658876222521294125"
      ".\n");
   return 0;
}

在这个例子中，我们使用新制作的预处理器运行纯函数语言来计算第500个斐波那契数，并将其字符串化以提供给C编译器。

当然，我非常怀疑这不是你在实践中会使用的东西，这是对预处理器的极度滥用，但我认为这是一个非常发人深省的技巧。（是的，没有像这样的奇特理论扭曲，这是不可能的）。

- Andrew Y

Answer 3

我猜你在脚本语言方面的经验比C语言多。

对于纯编译语言（如C），你需要了解多个阶段：预处理、编译、链接和运行。

首先运行预处理器。这是宏展开的地方。此时，它的内容为“10 * 50”。没什么可以做的。

宏预处理完成后，编译器将程序转换为对象文件。

当编译器完成每个源文件时，链接器会介入并将它们全部组合在一起。

最后，当用户准备好时，他们会执行您的程序。从语义上讲，这是计算10 * 50的时候。（实际上，大多数编译器将识别到这将始终是相同的值，并将其替换为500，但这是一个实现细节）。

脚本语言喜欢模糊所有这些界限，所以我可以看出某些人可能会感到困惑。

- T.E.D.

Answer 4

预处理器宏在编译器之前运行。根据定义，无法完全做到你想要的。

要在运行时将数字转换为字符串，请调用itoa函数，像这样：

char thestring[8];

itoa(10 * 50, thestring, 10);

请注意，此代码将thestring声明为数组，而不是指针。有关C语言中的内存管理的更多信息，请阅读相关资料。

- SLaks

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itoa 不是标准的 C 函数。 - caf

Answer 5

你需要解释这个字符串。C语言本身不会这样做，可以查找一个能为你解决的库。

http://expreval.sourceforge.net/ http://www.codeproject.com/KB/library/expreval.aspx

还有其他的，可以在谷歌上搜索。

- Kristoffon

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不，他并不这样认为。更仔细地阅读问题。 - SLaks

Answer 6

你可以编写一个脚本（Perl？）作为预处理器，识别要评估的字符串，对它们进行评估，然后调用“已评估”文件上的真正cpp。

也许这样可以行得通。

- fnurglewitz

Answer 7

正如其他回答所说，这不能通过C预处理器完成。这是C的许多缺点之一，而这些缺点都被C++解决了。这是可以使用模板元编程以非常优雅的方式实现的事情。

要在编译时计算算术表达式：

#include <boost/mpl/arithmetic.hpp>
namespace mpl = boost::mpl;
int main(int argc, char *argv[]) {
  const int n = mpl::multiplies<mpl::int_<10>, mpl::int_<50> >::value;
  return 0;
}

我在 Boost 邮件列表档案中找到了一个 字符串格式化元函数。这个版本可以将一个整数（例如上面计算的那个）转换为您选择的进制的字符串：

#include <boost/mpl/string.hpp>
#include <boost/mpl/vector_c.hpp>
#include <boost/mpl/at.hpp>
#include <boost/mpl/if.hpp>
#include <boost/mpl/int.hpp>
#include <boost/mpl/bool.hpp>
#include <boost/mpl/identity.hpp>
#include <boost/mpl/push_back.hpp>
namespace mpl = boost::mpl;
struct itoa_ct
{
  // radix for _itoa() goes up to 36, but only bother with 16 here
  typedef mpl::vector_c<char
    ,'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','a','b','c','d','e','f'
    > radix_t;
  template <int Radix, unsigned int Quotient>
    struct radix_convert
    {
      typedef typename mpl::push_back<
        typename radix_convert<Radix, Quotient / Radix>::type
        , mpl::char_<mpl::at_c<radix_t, Quotient % Radix>::type::value>
        >::type type;
    };
  template <int Radix>
    struct radix_convert<Radix, 0>
    {
      typedef mpl::string<> type;
    };
  template <int I, int Radix = 10>
    struct apply
    {
      // All bases != 10 consider I as unsigned
      typedef typename radix_convert<
        Radix, static_cast<unsigned int>((Radix == 10 && I < 0) ? -I : I)
        >::type converted_t;
      // Prefix with '-' if negative and base 10
      typedef typename mpl::if_<
        mpl::bool_<(Radix == 10 && I < 0)>
        , mpl::push_front<converted_t, mpl::char_<'-'> >
        , mpl::identity<converted_t>
        >::type::type type;
    };
};

将这两部分组合起来，你的表达式就变成了：

const char *thestring = mpl::c_str<itoa_ct::apply<mpl::multiplies<mpl::int_<10>, mpl::int_<50> >::value>::type>::value;

......这一切最终在编译时都会变成一个常量字符串"500"而已 :-)

- David Claridge

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这很好，但这可能不是原帖作者正在寻找的。 - SLaks

不，可能不行，只是想指出你可以用C++来解决这些问题 :-) 正如Andrew Y展示的那样，如果你写一个完全基于宏的语言，你也可以在C中做到这种事情。 - David Claridge

这是一个非常复杂的答案，与原问题毫无关系，尽管我理解意图肯定是最好的。 - alecov