比較預處理器宏是否相等

Question

我從一些.dbc文件中獲得了一些粗略生成的頭文件。 由於一些消息表示來自數組的元素，因此結構相等，因此生成的宏相等。 由於我在代碼中填充了一些struct數組，我想節省工作量並為所有對象使用相同的宏，但為了確保定義沒有改變，我想在編譯時測試宏是否相等。

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

這可能嗎？ 如果C ++中有一些解決方案可能也有幫助。 但宏是固定的。

Answer 1

這是一個可怕的黑客，但似乎至少適用於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);

您可能需要傳遞-std=c11或-std=gnu11 ，但此處不需要后者。

說明：

• STRINGIFY(x)返回的擴展x為一個字符串。 我們需要使用STRINGIFY_()分兩步完成字符串化，因為#抑制了宏擴展。 （只需一步，我們就會得到"<x>"而不是"<x>"的"expanded version of <x>" 。）

• GCC有一個內置版本的strcmp() （ __builtin_strcmp() ），在這里使用。 它碰巧能夠在編譯時比較常量字符串。 如果傳遞-fno-builtin則代碼會中斷（除非您明確使用__builtin_strcmp() ）。

• static_assert是C11編譯時斷言。

使用上面的三個組成部分，我們可以對擴展的宏進行字符串化（傳遞一些可能對參數唯一的虛擬標記）並在編譯時比較字符串。

是的，這是一個黑客......

在C ++ 11中，有更安全的方法可以在編譯時比較字符串 - 請參閱此答案 。

作為旁注，您可以在運行時執行此操作，而GCC和Clang的開銷為零。 （上面的版本不適用於Clang，因為strcmp(...) == 0不是static_assert所要求的整數常量表達式 。）運行時檢查如

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

當宏相等時，會完全優化。 甚至字符串都不保存在只讀數據段中（只需檢查）。 如果你不得不運行程序來發現問題，這是一種更強大的方法。

Answer 2

通過使用可變參數宏來進行字符串化可以更好地做到這一點：

#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" )

這有兩個優點：它適用於擴展為元組的宏（例如#define FOO thing1，thing2），它適用於帶參數的宏（在其他解決方案中沒有像xxx這樣的虛擬標記）。 請注意，比較最終的擴展，而不是完整的擴展歷史。 所以給定這些#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

所有這些都會觸發編譯時錯誤：

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);

雖然這些將編譯好：

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);