為什麼 C/C 宏中的字串化在嵌套時會產生意外結果？

字串化：了解過程

在處理C 和C 等程式語言中的巨集時，字串化的概念可能很有趣。字串化將巨集的參數轉換為字串文字。本文探討了字串化的工作原理，特別關注意外輸出結果的常見場景。

例如，在C 語言中，字串化通常使用# 運算子完成，如下所示：

#define str(s) #s

考慮以下巨集定義：

#define foo 4

在foo 上使用str 巨集將輸出“foo”而不是“4”。這是因為 C 中的巨集展開過程涉及多個步驟：

1. 預處理器處理： 首先處理 #define 等預處理器指令。
2. 字串化: 應用像 str() 這樣的宏，將它們的參數轉換為字串。
3. 令牌替換： 像 foo 這樣的令牌將替換為其定義的值。

對於 str(foo)，字串化發生在步驟 2 中，將 foo 轉換為「foo」。然後，步驟 3 將「foo」替換為定義的值 4，從而得到輸出「4」。

但是，當 str() 用作另一個巨集的參數時，例如：

#define xstr(s) str(s)

可能會發生意外行為。使用 xstr(foo) 將輸出“4”而不是“foo”。

要理解為什麼會發生這種情況，我們需要考慮xstr() 擴展中涉及的步驟：

1. 字串化：不存在# 或## 標記，因此不執行任何操作。
2. 參數替換：foo 替換為4.
3. 參數替換：str() 中的 s 被 4 替換，產生 str(4)。
4. 重新掃描：重新掃描 str(4)（產生輸出「4」）。

在 xstr(foo) 中，步驟 2 將參數 foo 替換為 4，然後才應用步驟 1 來轉換將結果 str(4) 字串化為「4」。

這說明了理解巨集擴展過程以及不同步驟執行順序的重要性。透過使用首先執行特定步驟的輔助宏，開發人員可以控製字串化的結果並實現所需的行為。

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