我們如何在 C 中實作遞歸巨集？

了解巨集參數的巨集遞歸

在 C 程式設計中，巨集為文字運算提供了強大的工具。一個有趣的方面是能夠在其他巨集的參數上使用巨集。然而，這提出了技術挑戰，因為語言通常不允許遞歸巨集。

問題：遞歸宏

考慮我們希望建立的場景名為 PRINT_ALL 的 foreach 宏，它將給定的宏 PRINT 套用於參數清單。例如：

int a = 1, b = 3, d = 0;
PRINT_ALL(a,b,d);

這將對每個變數 a、b 和 d 呼叫 PRINT 巨集。簡單的方法可能會使用遞歸宏，如下所示：

#define FIRST_ARG(arg,...) arg
#define AFTER_FIRST_ARG(arg,...) , ##__VA_ARGS__
#define PRINT(a) printf(#a": %d", a)
#define PRINT_ALL PRINT(FIRST_ARG(__VA_ARGS__)); PRINT_ALL(AFTER_FIRST_ARG(__VA_ARGS__))

但是，這種方法會帶來兩個問題：宏不能遞歸地呼叫自身，並且它缺乏停止遞歸的停止條件。

遞歸解決方法

克服這些問題為了克服這些障礙，一個聰明的解決方法是利用一種稱為宏評估遞歸的技術。關鍵思想是發出模擬巨集呼叫的巨集文本，而不實際呼叫巨集本身。

考慮以下巨集：

#define MAP_OUT

如果我們有下列巨集：

#define A(x) x B MAP_OUT (x)
#define B(x) x A MAP_OUT (x)

計算宏A(blah) 會產生輸出文字：

blah B (blah)

此文字用作巨集替換佔位符。它可以被傳回預處理器以進一步擴展，繼續巨集評估過程。

為了促進這種遞歸，定義了一系列 EVAL 巨集：

#define EVAL0(...) __VA_ARGS__
#define EVAL1(...) EVAL0(EVAL0(EVAL0(__VA_ARGS__)))
#define EVAL2(...) EVAL1(EVAL1(EVAL1(__VA_ARGS__)))
#define EVAL3(...) EVAL2(EVAL2(EVAL2(__VA_ARGS__)))
#define EVAL4(...) EVAL3(EVAL3(EVAL3(__VA_ARGS__)))
#define EVAL(...)EVAL4(EVAL4(EVAL4(__VA_ARGS__)))

每個巨集都適用多個層級的評估，從而放大所應用的巨集的效果。

停止遞歸

為了控制遞歸，定義了一個特殊的宏MAP_END：

#define MAP_END(...)

評估此宏不執行任何操作，有效地終止遞歸。

下一個挑戰是確定何時使用 MAP_END 而不是繼續遞歸。為了實現這一點，MAP_NEXT 巨集將清單項目與特殊的清單結束標記進行比較。如果匹配，則返回 MAP_END；否則，返回下一個參數：

#define MAP_GET_END() 0, MAP_END
#define MAP_NEXT0(item, next, ...) next MAP_OUT
#define MAP_NEXT1(item, next) MAP_NEXT0(item, next,0)
#define MAP_NEXT(item, next) MAP_NEXT1(MAP_GET_END item, next)

透過仔細建構 MAP_NEXT 宏，我們可以控制遞歸是繼續還是結束。

最終實現

結合這些構建塊，我們可以創建MAP 宏，它迭代列表並將給定的宏應用於每個item:

#define MAP(f,...)EVAL(MAP1(f,__VA_ARGS__,(),0))

該巨集的工作原理是在列表末尾放置一個列表結束標記，並附加一個額外參數以確保符合ANSI 要求。然後它透過多個 EVAL 巨集呼叫傳遞列表並傳回結果。

此技術為在巨集參數上使用巨集的問題提供了創造性的解決方案。它支援複雜的巨集操作功能，允許程式設計師以新穎的方式擴展預處理器的功能。

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