C语言 宏可以被参数的数量重载吗?

j13ufse2  于 2023-01-08  发布在  其他
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this是如何工作的?如何实现一个C99/C++11变元宏,仅仅根据给它多少个参数就可以扩展到不同的对象?

brccelvz

brccelvz1#

(Edit:请参阅结尾部分了解现成的解决方案。)
要得到一个重载宏,首先我们需要一个在几个实现之间进行选择的宏。这部分不使用可变参数宏。然后,一个通用地计算其参数的可变参数宏产生一个选择器。将参数计数插入到一个调度器中产生一个重载宏。

    • 警告:**这个系统无法区分零个和一个参数,因为没有参数和只有一个空参数没有区别,它们看起来都像MACRO()

要在实现之间进行选择,请将宏链接运算符与一系列类似函数的宏一起使用。

#define select( selector, ... ) impl ## _ ## selector( __VA_ARGS__ )
#define impl_1() meh
#define impl_2( abc, xyz ) # abc "wizza" xyz()
//etc

// usage: select( 1 ) => impl_1() => meh
//        select( 2, huz, bar ) => impl_2( huzza, bar ) => "huz" "wizza" bar()

因为##运算符禁止其参数的宏展开,所以最好将其 Package 在另一个宏中。

#define CAT( A, B ) A ## B
#define SELECT( NAME, NUM ) CAT( NAME ## _, NUM )

要计算参数,可以使用__VA_ARGS__来移位参数,如下所示(这是比较聪明的部分):

#define GET_COUNT( _1, _2, _3, _4, _5, _6 /* ad nauseam */, COUNT, ... ) COUNT
#define VA_SIZE( ... ) GET_COUNT( __VA_ARGS__, 6, 5, 4, 3, 2, 1 )

库代码:

#define CAT( A, B ) A ## B
#define SELECT( NAME, NUM ) CAT( NAME ## _, NUM )

#define GET_COUNT( _1, _2, _3, _4, _5, _6 /* ad nauseam */, COUNT, ... ) COUNT
#define VA_SIZE( ... ) GET_COUNT( __VA_ARGS__, 6, 5, 4, 3, 2, 1 )

#define VA_SELECT( NAME, ... ) SELECT( NAME, VA_SIZE(__VA_ARGS__) )(__VA_ARGS__)

用法:

#define MY_OVERLOADED( ... ) VA_SELECT( MY_OVERLOADED, __VA_ARGS__ )
#define MY_OVERLOADED_1( X ) foo< X >
#define MY_OVERLOADED_2( X, Y ) bar< X >( Y )
#define MY_OVERLOADED_3( X, Y, Z ) bang_ ## X< Y >.Z()
vof42yt1

vof42yt12#

以下是对Potatoswatter's answer的改进,它可以区分零和一个参数。
简而言之,当__VA_ARGS__为空时,VA_SIZE宏中的EXPAND __VA_ARGS__ ()变为EXPAND (),并被6个逗号替换。因此,VA_SIZE...变为COMPOSE( GET_COUNT, (,,,,,, , 0, 6, 5, 4, 3, 2, 1) ),而COMPOSE( GET_COUNT, (,,,,,, , 0, 6, 5, 4, 3, 2, 1) )变为GET_COUNT (,,,,,, , 0, 6, 5, 4, 3, 2, 1)并返回0。
另一方面,当__VA_ARGS__为例如int, 5时,EXPAND __VA_ARGS__ ()变为EXPAND int, 5 (),因此,VA_SIZE...变为COMPOSE( GET_COUNT, (EXPAND int, 5 (), 0, 6, 5, 4, 3, 2, 1) )COMPOSE( GET_COUNT, (EXPAND int, 5 (), 0, 6, 5, 4, 3, 2, 1) )变为GET_COUNT (EXPAND int, 5 (), 0, 6, 5, 4, 3, 2, 1)并返回2,如Potatoswatter的答案中所述。
我从Jason Dang's answer那里得到了EXPAND的想法。

库代码:

#define CAT( A, B ) A ## B
#define SELECT( NAME, NUM ) CAT( NAME ## _, NUM )
#define COMPOSE( NAME, ARGS ) NAME ARGS

#define GET_COUNT( _0, _1, _2, _3, _4, _5, _6 /* ad nauseam */, COUNT, ... ) COUNT
#define EXPAND() ,,,,,, // 6 commas (or 7 empty tokens)
#define VA_SIZE( ... ) COMPOSE( GET_COUNT, (EXPAND __VA_ARGS__ (), 0, 6, 5, 4, 3, 2, 1) )

#define VA_SELECT( NAME, ... ) SELECT( NAME, VA_SIZE(__VA_ARGS__) )(__VA_ARGS__)

用法:

#define MY_OVERLOADED( ... ) VA_SELECT( MY_OVERLOADED, __VA_ARGS__ )

#define MY_OVERLOADED_0( ) meh()
#define MY_OVERLOADED_1( X ) foo< X >
#define MY_OVERLOADED_2( X, Y ) bar< X >( Y )
#define MY_OVERLOADED_3( X, Y, Z ) bang_ ## X< Y >.Z()

MY_OVERLOADED()                // meh()
MY_OVERLOADED(bool)            // foo< bool >
MY_OVERLOADED(int, 5)          // bar< int >( 5 )
MY_OVERLOADED(me, double, now) // bang_me< double >.now()
lc8prwob

lc8prwob3#

我想把这个作为对Potatoswatter帖子的评论,但是它太长了,需要一个代码清单。
下面是一些perl代码,用于生成一组宏,这些宏将被重载。

$ perl -le 'map{
        $arity = $_; map {
                $ar = 2 + $arity + $_; $arm = $ar - 1; $arlist = join("", map{"A$_, "} 1..$arity); $warlist = "WHAT, $arlist";
                @li = map {"_$_"} 0..$_; $lis = join(", ", @li); $lim = pop @li; $lims = join(", ", @li);
                print "#define FEI_${arity}A_$ar($warlist$lis) FEI_${arity}A_$arm($warlist$lims) WHAT($_, $arlist$lim)"
        } 1..3; print ""
} 0..4'

下面是脚本的输出:

#define FEI_0A_3(WHAT, _0, _1) FEI_0A_2(WHAT, _0) WHAT(1, _1)
#define FEI_0A_4(WHAT, _0, _1, _2) FEI_0A_3(WHAT, _0, _1) WHAT(2, _2)
#define FEI_0A_5(WHAT, _0, _1, _2, _3) FEI_0A_4(WHAT, _0, _1, _2) WHAT(3, _3)

#define FEI_1A_4(WHAT, A1, _0, _1) FEI_1A_3(WHAT, A1, _0) WHAT(1, A1, _1)
#define FEI_1A_5(WHAT, A1, _0, _1, _2) FEI_1A_4(WHAT, A1, _0, _1) WHAT(2, A1, _2)
#define FEI_1A_6(WHAT, A1, _0, _1, _2, _3) FEI_1A_5(WHAT, A1, _0, _1, _2) WHAT(3, A1, _3)

#define FEI_2A_5(WHAT, A1, A2, _0, _1) FEI_2A_4(WHAT, A1, A2, _0) WHAT(1, A1, A2, _1)
#define FEI_2A_6(WHAT, A1, A2, _0, _1, _2) FEI_2A_5(WHAT, A1, A2, _0, _1) WHAT(2, A1, A2, _2)
#define FEI_2A_7(WHAT, A1, A2, _0, _1, _2, _3) FEI_2A_6(WHAT, A1, A2, _0, _1, _2) WHAT(3, A1, A2, _3)

#define FEI_3A_6(WHAT, A1, A2, A3, _0, _1) FEI_3A_5(WHAT, A1, A2, A3, _0) WHAT(1, A1, A2, A3, _1)
#define FEI_3A_7(WHAT, A1, A2, A3, _0, _1, _2) FEI_3A_6(WHAT, A1, A2, A3, _0, _1) WHAT(2, A1, A2, A3, _2)
#define FEI_3A_8(WHAT, A1, A2, A3, _0, _1, _2, _3) FEI_3A_7(WHAT, A1, A2, A3, _0, _1, _2) WHAT(3, A1, A2, A3, _3)

#define FEI_4A_7(WHAT, A1, A2, A3, A4, _0, _1) FEI_4A_6(WHAT, A1, A2, A3, A4, _0) WHAT(1, A1, A2, A3, A4, _1)
#define FEI_4A_8(WHAT, A1, A2, A3, A4, _0, _1, _2) FEI_4A_7(WHAT, A1, A2, A3, A4, _0, _1) WHAT(2, A1, A2, A3, A4, _2)
#define FEI_4A_9(WHAT, A1, A2, A3, A4, _0, _1, _2, _3) FEI_4A_8(WHAT, A1, A2, A3, A4, _0, _1, _2) WHAT(3, A1, A2, A3, A4, _3)

这些是用于生成FOR_EACH的宏重载组(的规则结构部分)(a.k.a. FE)宏,可以选择性地使用任意数量的常量参数来调度WHAT宏(A1A2 ...)除了列表中任意数量的自变量之外,以及适当排序的索引(不使用诸如SELECT之类的重载的简单实现将产生反转的索引)。
例如,剩余部分(第二个块的非常规"基本情况"部分)如下所示:

#define FE_INDEXED_1ARG(...) VA_SELECT(FEI_1A, __VA_ARGS__)
#define FEI_1A_3(WHAT, A1, _0) WHAT(0, A1, _0)

这种做法的效用也许会受到质疑(我建造它是因为我看到了它的用途......),这也没有直接回答OP的问题(事实上,它的作用正好相反--foreach构造对所有变量参数做同样的事情......),但我只是觉得这个技术很有趣(以及在某些方面完全可怕)并且允许使用预处理器的相当多的表达能力,并且将有可能以这种方式生成非常有效的机器代码。我认为这也是一个尖锐的例子,说明了为什么我个人认为C预处理器仍然有改进的空间。
我的意思是C预处理器是一个绝对令人厌恶的东西,我们可能应该废弃它,从头开始:)

klsxnrf1

klsxnrf14#

虽然已经有答案了,但我准备了一个很短的版本,希望能有所帮助。

实施

// Variable Argument Macro (VA_MACRO) upto 6 arguments
#define NUM_ARGS_(_1, _2, _3, _4, _5, _6, TOTAL, ...) TOTAL
#define NUM_ARGS(...) NUM_ARGS_(__VA_ARGS__, 6, 5, 4, 3, 2, 1)

#define CONCATE_(X, Y) X##Y  // Fixed the double '_' from previous code
#define CONCATE(MACRO, NUMBER) CONCATE_(MACRO, NUMBER)
#define VA_MACRO(MACRO, ...) CONCATE(MACRO, NUM_ARGS(__VA_ARGS__))(__VA_ARGS__)

定制

// This is how user may define own set of variadic macros
#define MY_MACRO(...) VA_MACRO(MY_MACRO, __VA_ARGS__)
#define MY_MACRO1(_1) "One"
#define MY_MACRO2(_1, _2) "Two"
#define MY_MACRO3(_1, _2, _3) "Three"

用法

// While using those, user needs to use only the main macro
int main ()
{
  auto one = MY_MACRO(1);
  auto two = MY_MACRO(1, 2); 
  auto three = MY_MACRO(1, 2, 3); 
}
qxsslcnc

qxsslcnc5#

我扩展了Potatowatter的解决方案,以避免在使用gcc的编译器开关-pedantic时出现iso c99 requires rest arguments to be used问题。
零参数也是可能的

图书馆

#define NUM_ARGS_(_1, _2, _3, _4, _5, _6, _7, _8, TOTAL, ...) TOTAL
#define NUM_ARGS(...) NUM_ARGS_(__VA_ARGS__, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0)
#define CONCATE_(X, Y) X##Y
#define CONCATE(MACRO, NUMBER) CONCATE_(MACRO, NUMBER)
#define VA_MACRO(MACRO, ...) CONCATE(MACRO, NUM_ARGS (__VA_ARGS__))(__VA_ARGS__)

定制

注意:在这个例子中MacroTest是你重载的C++函数。但是你可以在这里放置一个函数。

#define MY_OVERLOADED(...) VA_MACRO(MY_OVERLOADED, void, void, __VA_ARGS__)
#define MY_OVERLOADED0(s, t) MacroTest()
#define MY_OVERLOADED1(s, t, a) MacroTest( a)
#define MY_OVERLOADED2(s, t, a, b) MacroTest(a, b)
#define MY_OVERLOADED3(s, t, a, b, c) MacroTest(a, b, c)

用法

MY_OVERLOADED();
MY_OVERLOADED(1);
MY_OVERLOADED(11, 22);
MY_OVERLOADED(111, 222, 333);

完整示例

使用https://www.onlinegdb.com/online_c++_compilerhttps://www.jdoodle.com/online-compiler-c++/进行测试

#include <stdio.h>

#define NUM_ARGS_(_1, _2, _3, _4, _5, _6, _7, _8, TOTAL, ...) TOTAL
#define NUM_ARGS(...) NUM_ARGS_(__VA_ARGS__, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0)
#define CONCATE_(X, Y) X##Y
#define CONCATE(MACRO, NUMBER) CONCATE_(MACRO, NUMBER)
#define VA_MACRO(MACRO, ...) CONCATE(MACRO, NUM_ARGS (__VA_ARGS__))(__VA_ARGS__)

void MacroTest() { printf("no param\n"); }
void MacroTest(int p1) { printf("p1=%i\n", p1); }
void MacroTest(int p1, int p2) { printf("p1=%i p2=%i\n", p1, p2); }
void MacroTest(int p1, int p2, int p3) { printf("p1=%i p2=%i p3=%i\n", p1, p2, p3); }

#define MY_OVERLOADED(...) VA_MACRO(MY_OVERLOADED, void, void, __VA_ARGS__)
#define MY_OVERLOADED0(s, t) MacroTest()
#define MY_OVERLOADED1(s, t, a) MacroTest( a)
#define MY_OVERLOADED2(s, t, a, b) MacroTest(a, b)
#define MY_OVERLOADED3(s, t, a, b, c) MacroTest(a, b, c)

int main()
{
    printf("gcc %i.%i.%i\n", __GNUC__, __GNUC_MINOR__, __GNUC_PATCHLEVEL__);
    printf("MY_OVERLOADED()             : ");
    MY_OVERLOADED();
    printf("MY_OVERLOADED(1)            : ");
    MY_OVERLOADED(1);
    printf("MY_OVERLOADED(11, 22)       : ");
    MY_OVERLOADED(11, 22);
    printf("MY_OVERLOADED(111, 222, 333): ");
    MY_OVERLOADED(111, 222, 333);

    return 0;
}

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