不同情況下C宏的不同行為

Question

這是代碼，

#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>

#define BUILD_BUG_ON(condition) ((void)sizeof(char[1 - 2*!!(condition)]))                                                               

struct my_struct {
    int a, b;
//  char c;
};

int main() {
    bool cond = 1;
    BUILD_BUG_ON((sizeof(struct my_struct) % 8) != 0);
    BUILD_BUG_ON(cond);
    return 0;
}

第一次使用BUILD_BUG_ON（條件）宏如果sizeof struct不等於8則拋出編譯錯誤，因為條件將評估為true。 但即使我提供真實條件，第二次使用宏也不會拋出編譯錯誤。 我無法理解這種行為。 誰能解釋一下？

Answer 1

BUILD_BUG_ON在實現編譯時斷言。

給定一個可以在編譯時計算的參數，如果參數為非零（true），則會導致編譯時失敗，如果參數為非零（false）則不會執行任何操作。

它不適用於在運行時計算的參數。

#define BUILD_BUG_ON(condition) ((void)sizeof(char[1 - 2*!!(condition)]))

!! 是兩個合乎邏輯的“非”運營商; 它們具有將值0歸一化為0 ，將任何非零值歸一化為1 。

如果結果條件為1 （真），則1 - 2*!!(condition)值為-1 。 如果條件為0 （假），則值為1 。

數組可能沒有負（或零）大小。 一些編譯器可能支持零長度數組作為擴展; 這個宏確保即使是這樣的編譯器也能診斷出錯誤。 如果size是常量表達式，則具有負大小的數組是違反約束的，需要編譯時診斷。

如果表達式為false，則沒有錯誤; 宏擴展為一個什么都不做的表達式。 如果表達式為true 且是常量表達式 ，則宏的擴展嘗試定義負大小的數組，從而導致編譯時錯誤。

如果表達式不是常量，則宏不起作用。 C（C99和更高版本）允許可變長度數組 （VLA）。 不允許零或負長度的VLA，但是通常不能在編譯時檢測到定義這樣的VLA。 它是未定義的行為 - 在這種情況下，它可能什么都不做。 （只是為了使文件范圍內不允許使用VLA。）

理想情況下，宏應附有解釋如何使用它的文檔。 該文檔應該解釋該參數必須是編譯時表達式。

底線：您應該只將此宏與常量表達式參數一起使用。 （要測試運行時表達式，可以使用assert() 。）如果使用值為零的非常量表達式，則行為未定義; 最可能的結果是預期的“斷言”不會觸發，並且不會檢測到錯誤。

Answer 2

我認為你的方法完全不自然。
這是糟糕的代碼，即使它會起作用。
您可以嘗試更自然的方法來處理錯誤。

斷言

宏assert在運行時測試條件，並在測試失敗時顯示錯誤消息。

 #include <assert.h>
 int main(void)
 {
     assert((sizeof(struct my_struct) % 8) != 0);
 }

static_assert

在C11投訴編譯器中， static_assert(condition, "Error message")執行常量表達式所需的操作：

static_assert((sizeof(struct my_struct) % 8) != 0, "Wrong struct");  

#if和#error

也可以使用#if和#error編譯器指令，但在這種情況下我不建議你，因為#if不理解sizeof 。

語法是：

#if some_condition // Put an integer constant expression readable by an #if.
#  error This is wrong.
#endif

這三種方法中的一些必須滿足您的需求。

Answer 3

更改

BUILD_BUG_ON(cond);

至

BUILD_BUG_ON(1);

獲得預期的行為。

當cond值僅在運行時可用時，將在未優化的構建中生成計算所需sizeof的代碼（並將其結果丟棄），或者在優化的構建中完全忽略整個表達式。