C++中预处理命令的执行过程

Question

最近我正在学习元编程中的一些高级编程技巧，我在理解 C++ 中预处理命令的执行时遇到了一些问题。原来我假设预处理命令是按照它们在 C++ 代码中的顺序执行的。 但是，给定以下代码，它不会产生预期的结果。

#include <cstdio>

void a() {
    printf("a\n");
}

void b() {
    printf("b\n");
}

void c() {
    printf("c\n");
}

int main() {

#define a b
#define c a

    a(); // 1. a() -> b()

    b();

    c(); // 2. c() -> a()

#undef c
#undef a

    return 0;
}

/*
if #define is executed in order, then expect
b
b
a

however get
b
b
b
*/

我认为它会首先执行替换

#define a b

生产

int main() {
    b();

    b();

    c();

    return 0;

}

然后执行

#define c a

生产

int main() {
    b();

    b();

    a();

    return 0;

}

但是，当我编译这段代码并在终端中运行它时，我得到

b
b
b

因此，我想知道如何理解#define以及其他预处理命令的执行过程。

谢谢。

Answer 1

该文件被扫描一次，c 预处理器 (CPP) 有一个 state 它通过行维护。 在任何一行，当前存在的宏定义的顺序无关紧要：

#define A B // CPP notes down A->B
#define C A // CPP notes down C->A

A // Expands to B
B // Stays B
C // Expands to A, which again expands to B

#undef A // CPP removes the entry for A
#define A D // CPP notes down A->D

A // Expands to D
B // Stays B
C // Expands to A, which again expands to D

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Answer 2

预处理器确实按顺序执行。 具体来说，它是逐行执行的。 有些行是预处理器指令（例如#define ）； 其他人不是。 当预处理器处理#define指令时，它通过将该定义添加到其宏定义集中来实现。 当预处理器处理常规代码行时，它通过（除其他外）查找与宏定义匹配的标记并将它们替换为替换项。 如果替换本身包含宏名称，则这些宏将再次被替换。

所以当它遇到c(); , 它首先使用c的宏定义来产生a(); . 然后它使用a的宏定义来产生b(); . 它不包含要替换的宏名称，因此完成了。

请注意， #define语句的相对顺序并不重要。 #define只是将条目放入宏表中。 在常规代码行中使用它们之前，它们没有任何作用。