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  • X Macro

    30年前我念大学时从一个朋友那里学来的一个技巧。

    它是汇编语言的一个宏,但很容易转换为C语言宏。

    我一直在使用它,但有意思的是我还从没在别人的代码中看到过。现在该我把这个小技巧传递下去了。

    让我们举个陈腐的栗子。假设我们有一个头文件叫color.h,里面有一个颜色的宏:

    enum Color { Cred, Cblue, Cgreen };

    在相应的源文件color.c中,为了正确的打印颜色,有一个字符串数组:

    static char *ColorStrings[] = {"red", "blue", "green"};

    我们可以这样使用:

    enum Color c;
    ...
    printf("the color is %s\n",
    ColorStrings[c]);

    到目前为止一切都很好。随着时间推移,假如新加入一个颜色:

    enum Color{ Cred, Cyellow, Cblue, Cgreen };


    是的,假如我们忘记更新数组ColorStrings[]了,打印Cyellow却输出了“blue”,更糟糕的是,如果打印Cgreen会造成数组越界。

    (作为一个聪明的程序员,你是不可能犯这样的错误的,对么?)

    主要问题是在enum和数组之间没有语义连接。 通常的解决办法是添加一个单元测试包。

    但如果我们能找到一个连接enum和数组的方法,从而在编译时检测到此类错误,岂不美哉?

    ---  X 宏 ---

    这是它的功能么?

    它能做到这一点么?

    X宏如下:

    #define COLORS \
      X(Cred, "red") \
      X(Cblue, "blue") \
      X(Cgreen, "green")

    把这个放在color.h中。接下来的是颜色枚举的定义:

    #define X(a, b) a,
      enum Color { COLORS };
    #undef X

    在源代码文件color.c中这样定义数组:

    #define X(a, b) b,
      static char *ColorStrings[] = { COLORS };
    #undef X

    可以看出,我们重新定义了X宏,以便提取出必要的信息而忽略其它。

    正确的宏管理在这里得以体现,因为如果X已经定义过#define X将会抱怨,而#undef保证了这一点不会发生。

    现在如果再添加一个颜色将变得非常简单:

    #define COLORS \
      X(Cred, "red") \
      X(Cyellow, "yellow") \
      X(Cblue, "blue") \
      X(Cgreen, "green")

    enum和数组都自动得到了更新,看起来很美妙是不是。有经验的程序员会立刻明白可以有更复杂的设计:

    #define COLORS \
      X(red) \
      X(blue) \
      X(green)
    
    #define X(a) C##a,
      enum Color { COLORS };
    #undef X
    
    #define X(a) #a,
      static char *ColorStrings[] = { COLORS };
    #undef X

    一个真实的例子是在C++编译器 Digital Mars 前端:

    #define ENUMSCMAC \
      X(unde, SCEXP|SCKEP|SCSCT ) \
      X(auto, SCEXP|SCSS|SCRD ) \
      X(static, SCEXP|SCKEP|SCSCT) \
      X(thread, SCEXP|SCKEP ) \
      ...

    3个独立但并行构造的构建 - 枚举,用于打印的字符串表,以及数组。

    我使用过的最复杂的X宏有6个参数,它可以构造枚举,结构初始化,运行时初始化等。

    当然,你可能已经在使用一个叫X的宏或者变量,且在宏内部X是硬编码的。

    Andrei Alexandrescu(Author of Modern C++ Design)建议以下改进,即将X宏作为参数:

    #define FOR_ALL_COLORS(apply) \
      apply(red) \
      apply(blue) \
      apply(green)

    紧接着:

    #define SELECT_STRING(a) #a,
    static char *ColorStrings[] =
    { 
      FOR_ALL_COLORS(SELECT_STRING)
    };
    #undef SELECT_STRING 


    任何语言只要支持文本宏预处理程序,X宏技术就能大展身手。

    C语言肯定能胜任工作。使用并且传播它,就像我贴心的朋友把他告诉我一样。:)

    就像之前说的那样,我还从来没看见过其他人使用这个技巧。因为它晦涩难懂么?欢迎评论。

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