字符串化 - 它是如何工作的？

Question

我知道：

#define foo 4  
#define str(s) #s

str(foo) 会输出 "foo"，因为文本展开时首先执行字符串化操作。

 #define xstr(s) str(s)
 #define str(s) #s
 #define foo 4

使用xstr(foo)会输出："4"。

为什么会这样？这个过程包含哪些步骤？

- Marco A.

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@alk 这个链接已经变了，正确的链接是：https://gcc.gnu.org/onlinedocs/cpp/Stringizing.html#Stringizing - Sujay Phadke

Answer 1

宏展开的相关步骤如下（根据C 2011 [n1570] 6.10.3.1和C++ 1998 16.3.1）：

1. 处理以 # 或者 ## 开头的标记。
2. 对每个参数应用宏替换。
3. 将每个参数替换为上述宏替换的相应结果。
4. 重新扫描以获取更多宏。

因此，对于 xstr(foo)，我们有以下步骤：

1. 替换文本 str(s) 不包含 # 或者 ##，因此什么都不会发生。
2. 参数 foo 被替换为 4，因此就好像使用了 xstr(4)。
3. 在替换文本 str(s) 中，参数 s 被替换为 4，生成 str(4)。
4. str(4) 被重新扫描。 （产生的步骤会产生 "4"。）

请注意，str(foo) 的问题在于第2步，将 foo 替换为 4 的步骤在第1步之后，而第1步将参数更改为字符串。 在第1步中，foo 仍然是 foo；它没有被替换为 4，因此结果是 "foo"。

这就是为什么要使用辅助宏的原因。 它允许我们执行第2步，然后使用另一个宏执行第1步。

- Eric Postpischil

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终于明白了！读完这个答案后，我终于明白为什么它能像这样工作。虽然我的直觉一直在正确地使用它，但是我无法找到规则。stringify宏经常出现在许多地方（例如将__LINE__附加到标识符上 - 强制其被扩展而不是保留为__LINE__，在这种情况下，您将使用##而不是＃），或者最近需要将参数传递给GCC的_Pragma()宏（内部函数？），该宏接受带引号的字符串，因此您可能需要：#define my_pragma(arg) _Pragma(stringify("blah " #arg " blah2"))。 - Tomasz Gandor

#define PE(BZL,YY) printf("错误 - " #BZL "：结果：0x%08x！", YY); 正在处理：int variable1=1; PE(Test1,variable1); --> 结果输出：错误 - Test1：结果：0x1! - Joniale

Answer 2

第一种情况

1. 评估 str(foo):用 #foo 替换 str(foo)，即 "foo"

第二种情况

1. 评估 xstr(foo): 用 str(<foo-value>) 替换 xstr(foo)，即 str(4)
2. 评估 str(4): 用 #4 替换 str(4)，即 "4"

通常情况下，

预处理器会评估宏函数并展开宏变量，直到没有可评估的内容为止：

如果你定义了

#define xstr(s) str(s) + 1
#define str(s) s + 1

在下面的代码中

#define foo 4

int main()
{
    std::cout << str(foo) << '\n' 
              << xstr(foo) << '\n' ;

} 

将str(foo)替换为<foo-value> + 1，即4 + 1

1. 没有更多需要替换的内容。完成。

结果为4 + 1

将xstr(foo)替换为str(<foo-value>) + 1，即str(4) + 1

1. 将str(4)替换为<4-value> + 1，即4 + 1
2. 没有更多需要替换的内容。

结果为4 + 1 + 1

- Lol4t0

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我还是不明白... 第一种情况：1）将foo转换为字符串 2）展开，现在我有了foo。第二种情况：1）将其转换为字符串，但没有任何内容可供转换。2）展开，现在我有了str（s）。3）将s转换为字符串，现在我有了str（s）foo。4）展开，现在我有了foo。为什么会不同？ - Marco A.

@DavidKernin，那么您明白“stringify”操作是＃吗？ 这只是一步。 - Lol4t0

@DavidKernin，这并不像你认为的那样聪明。它相当愚蠢。它只是扩展了一切。 - Lol4t0

我明白了，这就像一个函数堆栈.. 它会一直进行替换，直到遇到 # 然后停止替换。如果没有其他 #，则从这些“函数”返回的替换将继续进行。 - Marco A.