比较预处理器宏是否相等

Question

我从一些.dbc文件中获得了一些粗略生成的头文件。 由于一些消息表示来自数组的元素，因此结构相等，因此生成的宏相等。 由于我在代码中填充了一些struct数组，我想节省工作量并为所有对象使用相同的宏，但为了确保定义没有改变，我想在编译时测试宏是否相等。

例：

#define GET_PATTERN_01_PATTERNPOINT02Y(buf) (0 \
    | (uint16)(-(uint16)((buf[7] >> 6) & 0x01) << 15) \
    | (uint8)(+(uint8)((buf[6] >> 0) & 0xff) << 0) \
    | (uint16)(+(uint16)((buf[7] >> 0) & 0x7f) << 8) \
)

#define GET_PATTERN_02_PATTERNPOINT04Y(buf) (0 \
    | (uint16)(-(uint16)((buf[7] >> 6) & 0x01) << 15) \
    | (uint8)(+(uint8)((buf[6] >> 0) & 0xff) << 0) \
    | (uint16)(+(uint16)((buf[7] >> 0) & 0x7f) << 8) \
)

#if GET_PATTERN_01_PATTERNPOINT02Y != GET_PATTERN_02_PATTERNPOINT04Y
#  error blah
#endif

这可能吗？ 如果C ++中有一些解决方案可能也有帮助。 但宏是固定的。

Answer 1

这是一个可怕的黑客，但似乎至少适用于GCC和C11的例子：

#include <assert.h>
#include <string.h>

...

#define STRINGIFY(x) STRINGIFY_(x)
#define STRINGIFY_(x) #x

#define ASSERT_SAME(m1, m2)                                          \
  static_assert(strcmp(STRINGIFY(m1(xxx)), STRINGIFY(m2(xxx))) == 0, \
                #m1"() and "#m2"() differ!")

ASSERT_SAME(GET_PATTERN_01_PATTERNPOINT02Y, GET_PATTERN_02_PATTERNPOINT04Y);

您可能需要传递-std=c11或-std=gnu11 ，但此处不需要后者。

说明：

• STRINGIFY(x)返回的扩展x为一个字符串。 我们需要使用STRINGIFY_()分两步完成字符串化，因为#抑制了宏扩展。 （只需一步，我们就会得到"<x>"而不是"<x>"的"expanded version of <x>" 。）

• GCC有一个内置版本的strcmp() （ __builtin_strcmp() ），在这里使用。 它碰巧能够在编译时比较常量字符串。 如果传递-fno-builtin则代码会中断（除非您明确使用__builtin_strcmp() ）。

• static_assert是C11编译时断言。

使用上面的三个组成部分，我们可以对扩展的宏进行字符串化（传递一些可能对参数唯一的虚拟标记）并在编译时比较字符串。

是的，这是一个黑客......

在C ++ 11中，有更安全的方法可以在编译时比较字符串 - 请参阅此答案 。

作为旁注，您可以在运行时执行此操作，而GCC和Clang的开销为零。 （上面的版本不适用于Clang，因为strcmp(...) == 0不是static_assert所要求的整数常量表达式 。）运行时检查如

if (strcmp(STRINGIFY(m1(xxx)), STRINGIFY(m2(xxx))) != 0) {
    *report error and exit*
}

当宏相等时，会完全优化。 甚至字符串都不保存在只读数据段中（只需检查）。 如果你不得不运行程序来发现问题，这是一种更强大的方法。

Answer 2

通过使用可变参数宏来进行字符串化可以更好地做到这一点：

#define STRINGIFY_VARIADIC(...) #__VA_ARGS__
#define EXPAND_AND_STRINGIFY_VARIADIC(...) STRINGIFY_VARIADIC (__VA_ARGS__)

#define STATIC_ASSERT_IDENTICAL_EXPANSIONS(macro_a, macro_b) \
   _Static_assert (                                          \
       (                                                     \
         __builtin_strcmp (                                  \
             EXPAND_AND_STRINGIFY_VARIADIC (macro_a),        \
             EXPAND_AND_STRINGIFY_VARIADIC (macro_b) )       \
         == 0                                                \
       ),                                                    \
       "expansions of " #macro_a " and " #macro_b " differ" )

这有两个优点：它适用于扩展为元组的宏（例如#define FOO thing1，thing2），它适用于带参数的宏（在其他解决方案中没有像xxx这样的虚拟标记）。 请注意，比较最终的扩展，而不是完整的扩展历史。 所以给定这些#defines：

#define FOO foo
#define BAR bar
#define ARG_DOUBLER(arg) arg, arg
#define ARG_ITSELF(arg) arg
#define OTHER_ARG_DOUBLER(arg) ARG_ITSELF (arg), ARG_ITSELF (arg)
#define SECOND_ARG_NUKER(arg1, arg2) arg1

所有这些都会触发编译时错误：

STATIC_ASSERT_IDENTICAL_EXPANSIONS (FOO, BAR);
STATIC_ASSERT_IDENTICAL_EXPANSIONS (ARG_DOUBLER (x), ARG_DOUBLER (y));
STATIC_ASSERT_IDENTICAL_EXPANSIONS (x, ARG_ITSELF (y));
STATIC_ASSERT_IDENTICAL_EXPANSIONS (SECOND_ARG_NUKER (x, y), y);

虽然这些将编译好：

STATIC_ASSERT_IDENTICAL_EXPANSIONS (FOO, foo);
STATIC_ASSERT_IDENTICAL_EXPANSIONS (ARG_DOUBLER (x), ARG_DOUBLER (x));
STATIC_ASSERT_IDENTICAL_EXPANSIONS (x, ARG_ITSELF (x));
STATIC_ASSERT_IDENTICAL_EXPANSIONS (SECOND_ARG_NUKER (x, y), x);