Rust中宏和函数有什么区别？

Question

引用自Rust博客：

最后一个要提到的是：如果你用过C语言的宏，Rust的宏有很大的不同。

Rust中的宏和函数有什么区别？与C语言有何不同？

- geckob

Answer 1

继续阅读文档，特别是有关宏的章节！

Rust函数与Rust宏

宏在编译时执行。它们通常扩展为新的代码片段，然后编译器需要进一步处理。

Rust宏与C宏

对我来说最大的区别是Rust宏是卫生的。该书有一个例子说明了卫生的作用，并且还说：

每个宏扩展发生在单独的“语法上下文”中，并且每个变量都标记有其引入的语法上下文。

它使用了这个例子：

例如，这个C程序输出13而不是预期的25。

#define FIVE_TIMES(x) 5 * x

int main() {
    printf("%d\n", FIVE_TIMES(2 + 3));
    return 0;
}

除此之外， Rust 宏

• 可以随编译代码一起分发
• 可以根据参数数量进行重载
• 可以匹配语法模式，如大括号、圆括号或逗号
• 可以要求重复输入模式
• 可以递归使用
• 在语法级别上操作，而不是文本级别上

- Shepmaster

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这个答案缺少回答“宏和函数的区别是什么？”所需的一件事是“我们为什么需要函数？”，因为该答案似乎将宏描述为具有所有函数功能及更多功能。 - mcarton

我不理解为什么是5 * 2 + 3而不是5 * 5。值得一提的是，由于大多数人可能不会阅读链接，因此 FIVE_TIMES(x) 将把 x 视为操作 2+3，而不是 2+3 = 5 的结果。将2+3代入公式，得到5*2+3，按照运算顺序，首先计算5*2=10，然后加上3得到13。因此，如果你从字符串的角度来看，这只是一个未求值的替换。 - oooyaya

@ mcarton，大概的答案应该是您应该更喜欢函数，并仅在不可避免的情况下使用宏（例如可变参数）。原因在于“宏定义更加复杂”，因此“通常更难阅读”，正如Rust文档和Vahin Sharma的回答所解释的那样。 - Tom Bailey

这就是为什么在C语言的宏定义中使用额外的括号是一个好习惯： #define FIVE_TIMES(x) (5 * (x)) - Aron Insinga

很遗憾，Rust 的宏不像 Nim 中的宏/模板那样具有类型安全性。 - Alexandre Daubricourt

Answer 2

引用自Rust文档：

宏和函数的区别在于，宏本质上是编写生成其他代码的代码的一种方式，这被称为元编程。在附录C中，我们讨论了派生属性（derive attribute），该属性会为您生成各种特性的实现。我们还在整本书中使用了println！和vec！宏。所有这些宏都会扩展以生成比手动编写的代码更多的代码。

元编程有助于减少您必须编写和维护的代码量，这也是函数的作用之一。但是，宏具有一些函数没有的额外功能。

函数签名必须声明函数拥有的参数数量和类型。另一方面，宏可以接受可变数量的参数：我们可以使用一个参数调用println！（“hello”），或者使用两个参数调用println！（“hello {}”，name）。此外，宏在编译器解释代码含义之前进行扩展，因此宏可以例如在给定类型上实现特性。函数无法实现这一点，因为它在运行时被调用，而特性需要在编译时实现。

与函数相比，实现宏而不是函数的缺点在于，宏定义比函数定义更复杂，因为您正在编写编写Rust代码的Rust代码。由于这种间接性，宏定义通常比函数定义更难阅读、理解和维护。

宏和函数之间的另一个重要区别是，您必须在文件中定义宏或将其引入作用域中，然后才能调用它们，而函数可以在任何地方定义并调用。

- Levan

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好的。但为什么？ - Philippe Fanaro

Answer 3

在宏中，您可以使用可变数量的参数。

在函数中，您必须定义参数的数量和类型。

- Ayush Mishra

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请说明这个答案在现有的提到“可以在参数数量上进行重载”的回答中增加了什么内容。 - Shepmaster