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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