检查宏参数是否为指针

Question

是否有一些“好”的方法来检查传递给宏的变量是否是指针？ 例如

#define IS_PTR(x) something
int a;
#if IS_PTR(a)
printf("a pointer we have\n");
#else
printf("not a pointer we have\n");
#endif

这个想法是，这不是在运行时而是在编译时完成的，例如：根据变量是否为指针，我们得到不同的代码。 所以我希望 IS_PTR() 以某种方式评估为某种常量表达式。 我是否以错误的方式提出这个想法？

Answer 1

正如您在问题中暗示的那样，通过#if中的预处理器肯定无法观察到。 预处理器对类型一无所知，只知道由它们构造的标记和表达式。

C11 有一个新功能，可以让您观察特定的指针类型，但不是一般的“指针”。 例如，你可以做某事

#define IS_TOTOP(X) _Generic((X), default: 0, struct toto*: 1)

或者如果您希望宏也适用于数组

#define IS_TOTOPA(X) _Generic((X)+0, default: 0, struct toto*: 1)

周围已经有一些编译器实现了这一点，即 clang，对于 gcc 和其他编译器，您已经可以使用一些内置函数来模拟该功能，请参阅P99 。

Answer 2

NULL 几乎是您唯一可以寻找的东西。 没有办法确定某物是否是指针。

Answer 3

我找到了一个或多或少的_Generic解决这个问题的方法。

警告：可能会触发误报（参见下面的示例）。

#define __INTERNAL_CHECK_POINTER(x) _Generic((x),\
          int: 0,       unsigned int: 0,\
         long: 0,      unsigned long: 0,\
    long long: 0, unsigned long long: 0,\
        float: 0,             double: 0,\
  long double: 0,                       \
      default: 1)

/**
 * Determines whether the variable has likely a pointer type (but may be triggered false-positive)
 */
#define IS_LIKELY_A_POINTER(x) ((sizeof(x) == sizeof(void*)) && __INTERNAL_CHECK_POINTER(x) ? 1 : 0)

演示：

char c = 0;
printf("c is a pointer: %s\n", IS_LIKELY_A_POINTER(c) ? "Yes" : "No");

unsigned long long l = 0;
printf("l is a pointer: %s\n", IS_LIKELY_A_POINTER(l) ? "Yes" : "No");

double d = 0.0;
printf("d is a pointer: %s\n", IS_LIKELY_A_POINTER(d) ? "Yes" : "No");

unsigned char* cp = 0;
printf("cp is a pointer: %s\n", IS_LIKELY_A_POINTER(cp) ? "Yes" : "No");

struct tm* tp = 0;
printf("tp is a pointer: %s\n", IS_LIKELY_A_POINTER(tp) ? "Yes" : "No");

char ia[] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
printf("ia is a pointer: %s\n", IS_LIKELY_A_POINTER(ia) ? "Yes" : "No");

这将输出：

c is a pointer: No
l is a pointer: No
d is a pointer: No
cp is a pointer: Yes
tp is a pointer: Yes
ia is a pointer: Yes // false-positive!

如果您（像我一样）正在寻找一些日志记录（为特定变量绘制或不绘制* ）并且您不是在寻找防故障结果，试试这个，它可能会有所帮助。 干杯!

注意它不会在 MSVC 下编译； 使用 gcc/clang/等。 代替或使用此条件进行自己的后备实现：

#if defined(__STDC_VERSION__) && (__STDC_VERSION__ >= 201112L)
    // use _Generic code
#else
    // ¯\_(ツ)_/¯
#endif

Answer 4

在 Clang 和 GCC 上，如果P是具有指针类型的对象，则__builtin_classify_type(P)的计算结果为 5。

Answer 5

有一种方法既没有误报也没有误报，但是如果参数既不是数组也不是指针，编译就会中断。

#define is_same_type(a, b)    __builtin_types_compatible_p(typeof(a), typeof(b))
/* Is a an array? */
#define is_array(a)             (!is_same_type((a), &(a)[0]))
/* Is p a pointer? */
#define is_pointer(p)           (!is_array(p))

它需要 GCC 内置__builtin_types_compatible_p() 。

行为：

如果 p 是一个数组，它将评估为 0；

否则，如果 p 是指针，它将评估为 1；

否则，编译将中断。

Answer 6

您可以通过结合 @alx 和 @zneak 拥有的内容并输入 __builtin_choose_expr 来获得完整的答案：

#define is_same_type(a, b)  __builtin_types_compatible_p(typeof(a), typeof(b))

#define is_pointer_or_array(p)  __builtin_classify_type(p) == 5

#define is_pointer(p) __builtin_choose_expr(is_pointer_or_array(p), \
                     is_same_type(p, &(*__builtin_choose_expr(is_pointer_or_array(p), p, &p))), 0)

因此，__builtin_choose_expr(expr, a, b) 将返回 a 如果 expr 非零，否则返回 b。 该手册暗示编译器不应看到未选择的任何参数（a 或 b），这意味着我们可以在其中包含任何无效语法的内容。 不幸的是，它实际上并没有那样工作，并且仍然会引发编译器错误，因此我们需要在内部使用 __builtin_choose_expr 的第二次调用来“隐藏”这个语法错误。 你不能使用像 '1' 这样的常量作为表达式，即使该语句在技术上总是正确的。 我认为这是由于 gcc 和编译器如何分解这一切。 第二个参数 b 永远不会被返回，但它仍然需要是有效的语法。 所以 &p 适用于这种情况。

如果我们逐字使用@Netherwire 提供的演示，我们会​​看到上面无法处理不完整的结构。 尽管如此，我们没有得到误报，同时也没有在非指针/数组上失败。 我认为这对于大多数用例来说应该足够好了。

这是@Netherwire 的演示，使用完整的结构进行了修改：

char c = 0;
printf("c is a pointer: %s\n", is_pointer(c) ? "Yes" : "No");

unsigned long long l = 0;
printf("l is a pointer: %s\n", is_pointer(l) ? "Yes" : "No");

double d = 0.0;
printf("d is a pointer: %s\n", is_pointer(d) ? "Yes" : "No");

unsigned char* cp = 0;
printf("cp is a pointer: %s\n", is_pointer(cp) ? "Yes" : "No");

struct TM {} tm;
struct TM *tp;
tp = &tm;

printf("tp is a pointer: %s\n", is_pointer(tp) ? "Yes" : "No");

char ia[] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
printf("ia is a pointer: %s\n", is_pointer(ia) ? "Yes" : "No");

这输出：

c is a pointer: No
l is a pointer: No
d is a pointer: No
cp is a pointer: Yes
tp is a pointer: Yes
ia is a pointer: No

嘘！ 我们没有误报，而且定义能够处理的不仅仅是数组。

编辑：如果你给它一个文字，这会抛出一个错误，如果你想在定义中使用它可能是一个问题。 我们需要做的就是添加一个 used 变量来替换 &p：

char UNREACHABLE_VAR;
#define is_pointer(p) __builtin_choose_expr(is_pointer_or_array(p), \
                         is_same_type(p, &(*__builtin_choose_expr(is_pointer_or_array(p), p, &UNREACHABLE_VAR))), 0)