語(yǔ)法錯(cuò)誤

當(dāng)使用參數(shù)調(diào)用宏時(shí)，會(huì)將參數(shù)替換為宏主體，并與其他輸入文件一起檢查結(jié)果，以進(jìn)行更多的宏調(diào)用,可以將部分來(lái)自宏主體和部分自變量的宏調(diào)用組合在一起。例如，

#define?twice(x)?(2*(x))
#define?call_with_1(x)?x(1)
call_with_1?(twice)

//x=1
?→?twice(1)
?→?(2*(1))

宏定義不必帶有括號(hào)，通過(guò)在宏主體中編寫(xiě)不平衡的開(kāi)放括號(hào)，可以創(chuàng)建一個(gè)從宏主體內(nèi)部開(kāi)始但在宏主體外部結(jié)束的宏調(diào)用。例如，

#define?strange(file)?fprintf?(file,?"%s?%d",
…
strange(stderr)?p,?35)
?????→?fprintf?(stderr,?"%s?%d",?p,?35)

組合宏調(diào)用的功能可能會(huì)很有用，但是在宏主體中使用不平衡的開(kāi)放括號(hào)只會(huì)造成混淆，應(yīng)該避免。

運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)問(wèn)題

在大多數(shù)宏定義示例中，每次出現(xiàn)的宏參數(shù)名稱(chēng)都帶有括號(hào)，并且另一對(duì)括號(hào)通常會(huì)包圍整個(gè)宏定義，這是編寫(xiě)宏最好的方式。舉個(gè)例子

#define?ceil_div(x,?y)?(x?+?y?-?1)?/?y

假定其用法如下：

a?=?ceil_div（b＆c，sizeof（int））;

拓展開(kāi)是

a?=（b＆c?+?sizeof（int）-1）/?sizeof（int）;

這沒(méi)有達(dá)到我們的預(yù)期，C的運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)規(guī)則使其等效于此，而我們想要的是：

a?=（（（b＆c）+?sizeof（int）-1））/?sizeof（int）;

如果我們將宏定義為

＃define?ceil_div（x，y）（（x）+（y）-1）/（y）

可能導(dǎo)致另一種情況，sizeof ceil_div（1，2）是一個(gè)C表達(dá)式，可以計(jì)算ceil_div（1，2）類(lèi)型的大小，它擴(kuò)展為：

sizeof（（1）+（2）-1）/（2）

這將采用整數(shù)的大小并將其除以2，而除法包含在內(nèi)部的sizeof之外。所以整個(gè)宏定義的括號(hào)可防止此類(lèi)問(wèn)題。那么，下面是定義ceil_div的正確方法如下

＃define?ceil_div（x，y）（（（（x）+（y）-1）/（y））

吞噬分號(hào)

通常需要定義一個(gè)擴(kuò)展為復(fù)合語(yǔ)句的宏。例如，考慮以下宏，該宏跨空格字符前進(jìn)一個(gè)指針（參數(shù)p表示在何處查找）：

#define?SKIP_SPACES(p,?limit)??\
{?char?*lim?=?(limit);?????????\
??while?(p?????if?(*p++?!=?'?')?{?????????\
??????p--;?break;?}}}

該宏定義必須是單個(gè)邏輯行，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，該調(diào)用擴(kuò)展為復(fù)合語(yǔ)句，這是一個(gè)完整的語(yǔ)句，不需要用分號(hào)結(jié)束。

但是，由于它看起來(lái)像函數(shù)調(diào)用，因此，如果可以像使用函數(shù)調(diào)用一樣使用它，則可以最大程度地減少混亂，然后再寫(xiě)一個(gè)分號(hào)，就像在SKIP_SPACES（p，lim）中一樣。

這可能會(huì)在else語(yǔ)句之前出問(wèn)題，因?yàn)榉痔?hào)實(shí)際上是空語(yǔ)句。假設(shè)你寫(xiě)

if?(*p?!=?0)
??SKIP_SPACES?(p,?lim);
else?…

在if條件和else條件之間存在兩個(gè)語(yǔ)句（復(fù)合語(yǔ)句和null語(yǔ)句）使C代碼無(wú)效。

怎么解決？我們可以使用do…while語(yǔ)句更改宏SKIP_SPACES的定義以解決此問(wèn)題。方法如下：

#define?SKIP_SPACES(p,?limit)?????\
do?{?char?*lim?=?(limit);?????????\
?????while?(p????????if?(*p++?!=?'?')?{?????????\
?????????p--;?break;?}}}??????????\
while?(0)

SKIP_SPACES (p, lim);擴(kuò)展為

do?{…}?while?(0);

這是一個(gè)陳述，循環(huán)僅執(zhí)行一次，而且大多數(shù)編譯器不會(huì)為此生成任何額外的代碼。

重復(fù)調(diào)用

我們常見(jiàn)的“最小”定義一個(gè)宏min，如下所示：

#define?min(X,?Y)??((X)?

當(dāng)將此宏與包含副作用的參數(shù)一起使用時(shí)，如此處所示，

next?=?min（x?+?y，foo（z））;

它擴(kuò)展如下：

next?=?((x?+?y)?

其中x + y替換了X，而foo（z）替換了Y。

函數(shù)foo出現(xiàn)在程序中的語(yǔ)句中僅使用一次，但是表達(dá)式foo（z）已兩次替換到宏擴(kuò)展中。結(jié)果，執(zhí)行該語(yǔ)句時(shí)可能會(huì)兩次調(diào)用foo，所以min是一個(gè)不安全的宏。

解決此問(wèn)題的最佳方法是以僅計(jì)算一次foo（z）值的方式定義min。C語(yǔ)言沒(méi)有提供執(zhí)行此操作的標(biāo)準(zhǔn)方法，但是可以使用GNU擴(kuò)展來(lái)完成此操作，如下所示：

#define?min(X,?Y)????????????????\
({?typeof?(X)?x_?=?(X);??????????\
???typeof?(Y)?y_?=?(Y);??????????\
???(x_?

“（{{…}）”符號(hào)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)合表達(dá)式，它的值是其最后一條語(yǔ)句的值。

如果不使用GNU C擴(kuò)展，唯一的解決方案是在使用宏min時(shí)要小心。例如計(jì)算foo（z）的值時(shí)，將其保存在變量中，然后在min中使用該變量：

//假設(shè)foo返回int類(lèi)型
#define?min(X,?Y)??((X)?
…
{
??int?tem?=?foo?(z);
??next?=?min?(x?+?y,?tem);
}

自引用宏

自引用宏是其名稱(chēng)出現(xiàn)在其定義中的宏。我們知道所有宏定義都將被重新掃描以查找更多要替換的宏，如果自引用被認(rèn)為是宏的使用，它將產(chǎn)生無(wú)限大的擴(kuò)展。

為防止這種情況，自引用不被視為宏調(diào)用。它原樣傳遞到預(yù)處理器輸出中。舉個(gè)例子

#define?foo?(4?+?foo)

按照普通規(guī)則，其宏定義分析如下

1. 對(duì)foo的每個(gè)引用都將擴(kuò)展為（4 + foo）;

2. 然后將對(duì)其進(jìn)行重新掃描，并將其擴(kuò)展為（4 +（4 + foo））;

3. 以此類(lèi)推，直到計(jì)算機(jī)內(nèi)存耗盡。

自引用規(guī)則將這一過(guò)程縮短了一步，即（4 + foo），因此此宏定義可能會(huì)導(dǎo)致程序在引用foo的任何地方將foo的值加4。

閱讀程序的人看到foo是變量，就難以記得它也是宏，真的會(huì)坑爹的。它的一種常見(jiàn)有用用法是創(chuàng)建一個(gè)可擴(kuò)展為其自身的宏。如果你寫(xiě)

#define?EPERM?EPERM

然后宏EPERM擴(kuò)展為EPERM。實(shí)際上，每當(dāng)在運(yùn)行文本中使用預(yù)處理器時(shí)，預(yù)處理器都會(huì)將其單獨(dú)保留。

如果宏x擴(kuò)展為使用宏y，而y的擴(kuò)展引用了宏x，則這是x的間接自引用。在這種情況下，x也不展開(kāi)，舉個(gè)例子

#define?x?(4?+?y)
#define?y?(2?*?x)

然后x和y擴(kuò)展如下：

x→（4?+?y）
?????→（4?+（2?*?x））

y→（2?*?x）
?????→（2?*（4?+?y））

當(dāng)每個(gè)宏出現(xiàn)在另一個(gè)宏的定義中時(shí)，它們將被展開(kāi)，但是當(dāng)它間接出現(xiàn)在其自己的定義中時(shí)，則不會(huì)被展開(kāi)。

參數(shù)預(yù)掃描處理

宏參數(shù)在被替換為宏主體之前必須經(jīng)過(guò)完全宏擴(kuò)展，替換后，將再次掃描整個(gè)宏主體，包括替換的參數(shù)，以查找要擴(kuò)展的宏。

如果參數(shù)包含任何宏調(diào)用，則它們將在第一次掃描時(shí)擴(kuò)展，那么結(jié)果不包含任何宏調(diào)用，因此第二次掃描不會(huì)更改它。

如果按照給定的方式替換了參數(shù)，并且沒(méi)有進(jìn)行預(yù)掃描，則剩余的單個(gè)掃描將找到相同的宏調(diào)用并產(chǎn)生相同的結(jié)果。

預(yù)掃描處理在以下三種特殊情況下有大的作用。

對(duì)宏的嵌套調(diào)用

當(dāng)宏的參數(shù)包含對(duì)該宏的調(diào)用時(shí)，就會(huì)發(fā)生對(duì)宏的嵌套調(diào)用，舉個(gè)例子。

如果f是期望一個(gè)參數(shù)的宏，則f（f（1））是對(duì)f的嵌套調(diào)用對(duì)。通過(guò)擴(kuò)展f（1）并將其代入f的定義來(lái)進(jìn)行所需的擴(kuò)展。預(yù)掃描會(huì)導(dǎo)致發(fā)生預(yù)期的結(jié)果。

如果沒(méi)有預(yù)掃描，f（1）本身將被替換為參數(shù)，并且f的內(nèi)部使用將在主掃描期間作為間接自引用出現(xiàn)，并且不會(huì)擴(kuò)展。

調(diào)用其他可進(jìn)行字符串化或連接的宏的宏

如果參數(shù)是字符串化或串聯(lián)的，則不會(huì)進(jìn)行預(yù)掃描。

如果要擴(kuò)展宏，然后對(duì)其擴(kuò)展進(jìn)行字符串化或串聯(lián)，則可以通過(guò)使一個(gè)宏調(diào)用進(jìn)行該字符串化或串聯(lián)的另一宏來(lái)實(shí)現(xiàn)。舉個(gè)例子

#define?AFTERX(x)?X_?##?x
#define?XAFTERX(x)?AFTERX(x)
#define?TABLESIZE?1024
#define?BUFSIZE?TABLESIZE

然后AFTERX（BUFSIZE）擴(kuò)展為X_BUFSIZE，而XAFTERX（BUFSIZE）擴(kuò)展為X_1024而不是X_TABLESIZE，預(yù)掃描始終會(huì)進(jìn)行完整的擴(kuò)展。

參數(shù)中使用的宏，其擴(kuò)展名包含未屏蔽的逗號(hào)。

這可能導(dǎo)致使用錯(cuò)誤數(shù)量的參數(shù)調(diào)用在第二次掃描時(shí)擴(kuò)展的宏。舉個(gè)例子

#define?foo??a,b
#define?bar(x)?lose(x)
#define?lose(x)?(1?+?(x))

我們預(yù)期的結(jié)果是bar（foo）變成（1 +（foo）），然后變成（1 +（a，b））。

然而bar（foo）擴(kuò)展為loss（a，b）會(huì)出錯(cuò)，因?yàn)長(zhǎng)os需要一個(gè)參數(shù)。在這種情況下，該問(wèn)題可以通過(guò)使用相同的括號(hào)輕松解決，該括號(hào)應(yīng)用于防止算術(shù)運(yùn)算的錯(cuò)誤嵌套：

#define?foo?(a,b)
or
#define?bar(x)?lose((x))

多余的一對(duì)括號(hào)可防止foo定義中的逗號(hào)被解釋為參數(shù)分隔符。

參數(shù)中的換行符

類(lèi)似函數(shù)的宏的調(diào)用可以擴(kuò)展到許多邏輯行，但是在本實(shí)施方式中，整個(gè)擴(kuò)展是一行完成的。

因此，由編譯器或調(diào)試器發(fā)出的行號(hào)是指調(diào)用在其上開(kāi)始的行，這可能與包含導(dǎo)致問(wèn)題的參數(shù)的行不同，例如：

#define?ignore_second_arg(a,b,c)?a;?c

ignore_second_arg?(foo?(),
???????????????????ignored?(),
???????????????????syntax?error);

由Syntax error on tokens觸發(fā)的語(yǔ)法錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤消息引用第三行（ignore_second_arg行），即使有問(wèn)題的代碼來(lái)自第五行。