C语言中宏展开规则，你知多少？

1. 宏展开规则unsetunset

在C语言预处理器中，如果宏参数本身是一个宏，其展开时机遵循一定的规则。具体来说，宏参数的展开时机取决于它在宏定义中的位置和使用方式。以下是详细的规则和解释：

宏参数的展开时机

当宏被调用时，预处理器会按照以下步骤处理宏参数：

参数替换

• 在宏调用时，预处理器会将宏参数替换为实际参数。
• 如果宏参数本身是一个宏，预处理器会先展开这个宏参数，然后再进行替换。

替换列表中的宏展开

• 在替换列表中，预处理器会逐个处理每个符号。如果符号是一个宏，预处理器会进一步展开这个宏。
• 但是，如果符号是一个宏参数，并且这个宏参数在替换列表中被用作#或##操作符的参数，则不会展开这个宏参数。

具体规则

• 参数展开优先于替换列表展开：宏参数在替换到替换列表之前会被展开。
• 替换列表中的宏展开：替换列表中的符号（包括展开后的参数）会被进一步展开，除非它们被用作#或##操作符的参数。

示例

示例1：参数展开优先

假设我们有以下宏定义：

#define A 123#define PRINT(x) printf("%d\n", x)

调用宏：

PRINT(A);

展开过程：

1. 参数替换：A 是一个宏，预处理器先展开 A，得到 123。

2. 替换列表展开：将 123 替换到 PRINT 的替换列表中，得到：

   printf("%d\n", 123);

最终输出：

123

示例2：参数不展开（#操作符）

假设我们有以下宏定义：

#define A 123#define STRINGIFY(x) #x

调用宏：

printf("%s\n", STRINGIFY(A));

展开过程：

1. 参数替换：A 是一个宏，但因为 STRINGIFY 的替换列表中使用了 # 操作符，所以不会展开 A。

2. 替换列表展开：将 A 替换到 STRINGIFY 的替换列表中，得到：

   printf("%s\n", "A");

最终输出：

A

示例3：参数不展开（##操作符）

假设我们有以下宏定义：

#define A 123#define CONCAT(x, y) x##y

调用宏：

CONCAT(A, B);

展开过程：

1. 参数替换：A 是一个宏，但因为 CONCAT 的替换列表中使用了 ## 操作符，所以不会展开 A。

2. 替换列表展开：将 A 和 B 替换到 CONCAT 的替换列表中，得到：

   AB

最终结果：AB 是一个符号，而不是 123B。

4. 规则

• 参数展开优先：宏参数在替换到替换列表之前会被展开。
• 替换列表中的宏展开：替换列表中的符号会被进一步展开，除非它们被用作#或##操作符的参数。
• 特殊情况：如果宏参数在替换列表中被用作#或##操作符的参数，则不会展开这个宏参数。

unsetunset2. 宏参数不展开的处理方法unsetunset

#define STRINGIFY(x)    STRINGIFY_HELPER(x)#define STRINGIFY_HELPER(x)     #x#define STRINGCAT(x, y)  STRINGCAT_HELPER(x, y)#define STRINGCAT_HELPER(x, y)  x##y

这些规则确保了宏的展开过程是可预测的，同时也提供了一种灵活的方式来控制宏的行为。

这段代码中定义了两个宏 STRINGIFY 和 STRINGIFY_HELPER，以及 STRINGCAT 和 STRINGCAT_HELPER。之所以需要两个宏来实现功能，而不是用一个宏直接完成，是因为 C 预处理器的工作机制。

原因解释

1. 预处理器的展开规则在 C 预处理器中，宏参数在第一次展开时不会立即被替换为实际值，而是保留其原始形式。只有通过间接展开（即通过另一个宏调用）才能正确解析参数的实际值。

2. 具体场景分析

• 对于 STRINGIFY(x)，如果直接定义为 #x，则无法正确处理带参数的宏或复杂表达式。通过 STRINGIFY_HELPER(x) 的间接调用，可以确保参数被正确展开后再进行字符串化。
• 同理，对于 STRINGCAT(x, y)，如果直接定义为 x##y，则无法正确连接带参数的宏或复杂表达式。通过 STRINGCAT_HELPER(x, y) 的间接调用，可以确保参数被正确展开后再进行拼接。

3. 示例对比假设有以下代码：

   #define FOO 123#define STRINGIFY(x)    #x#define STRINGCAT(x, y) x##yconst char* str = STRINGIFY(FOO); // 结果是 "FOO" 而不是 "123"int value = STRINGCAT(FOO, 456);  // 结果是 FOO456 而不是 123456

   如果使用间接宏：

   #define STRINGIFY(x)    STRINGIFY_HELPER(x)#define STRINGIFY_HELPER(x)     #x#define STRINGCAT(x, y)  STRINGCAT_HELPER(x, y)#define STRINGCAT_HELPER(x, y)  x##yconst char* str = STRINGIFY(FOO); // 结果是 "123"int value = STRINGCAT(FOO, 456);  // 结果是 123456

通过间接宏调用，参数会被正确展开，从而实现预期的功能。

unsetunset总结unsetunset

定义两个宏的原因是为了利用 C 预处理器的两步展开机制，确保宏参数能够被正确解析和处理。如果只用一个宏实现，则无法正确处理复杂的宏参数或表达式。