題目有點(diǎn)繞口……

問題見： http://bbs2.chinaunix.net/viewthread.php?tid=1373280

問題描述
/** 問題描述： */

/* 定義一個帶參數(shù)的宏 */
#define setname(name) test##name

/* 用一段文本作為該宏的參數(shù) */
int setname(1212) = 1212;
/* 該宏會被替換為:
int test1212 = 1212;
*/

/* 現(xiàn)在有另一個宏 */
#define var 326
/* 如何使用讓宏var,作為另一個帶參數(shù)的宏setnaem的參數(shù)? 即:
int setname(var) = 326;
被替換為:
int test326 = 326
而不是:
int testvar = 326;
*/

問題解答
 1 /** 問題解答: */
 2 #include <stdio.h>
 3 
 4 #define CONNECTION(text1,text2) text1##text2
 5 #define SET_NAME(suffix) CONNECTION(test,suffix)
 6 
 7 int main()
 8 {
 9     int SET_NAME(1212) = 1212;
10 
11 #define VAR 326
12     int SET_NAME(VAR) = 326;
13 #undef VAR
14 
15 #define VAR 86
16     int SET_NAME(VAR) = 86;
17 #undef VAR
18 
19     printf("%d %d %d\n",test1212,test326,test86);
20     return 0;
21 }
22 

問題分析

需要注意：
I. 宏是作文本替換
II. 替換的終止條件是：文件中不再含有宏

對第9行的：SET_NAME(1212)
1. 首先根據(jù)I和第5行，SET_NAME(1212) 會被替換成：CONNECTION(test,1212)
2. CONNECTION依然是一個宏，根據(jù)II，繼續(xù)替換
3. 根據(jù)I和第4行，CONNECTION(test,1212)，被替換為 test1212
4. 所以第10行最終會被CPP替換成 "int test1212 = 1212;"

對第12行的：SET_NAME(VAR)
1. 首先根據(jù)I和第5行，SET_NAME(VAR)會被替換成：CONNECTION(test,VAR)
2. CONNECTION和VAR依然是一個宏，根據(jù)II，繼續(xù)替換
3. 根據(jù)I和第11行，CONNECTION(test,VAR)被替換為CONNECTION(test,326)
4. 再根據(jù)I和第4行，CONNECTION(test,326)被替換為test326
5. 所以第12行最終會被CPP替換成 "int test326 = 326;"

對第16行的：SET_NAME(VAR)，同第12行，最終會被替換成 test86

為什么setname不行？
setname(var) 會被替換成 testvar，而后者不再含有宏，替換終止。

常見應(yīng)用

根據(jù)行號命名——為了取一些相互不沖突的名字，使用行號作為后綴。
因?yàn)?span style="COLOR: #0000ff">__LINE__也是一個宏，所以需要這種方法。

例1，Loki::ScopeGuard

Loki::ScopeGuard
/** loki/ScopeGuard.h (658) */
#define LOKI_CONCATENATE_DIRECT(s1, s2)  s1##s2
#define LOKI_CONCATENATE(s1, s2)         LOKI_CONCATENATE_DIRECT(s1, s2)
#define LOKI_ANONYMOUS_VARIABLE(str)     LOKI_CONCATENATE(str, __LINE__)

#define LOKI_ON_BLOCK_EXIT      ::Loki::ScopeGuard LOKI_ANONYMOUS_VARIABLE(scopeGuard) = ::Loki::MakeGuard
#define LOKI_ON_BLOCK_EXIT_OBJ  ::Loki::ScopeGuard LOKI_ANONYMOUS_VARIABLE(scopeGuard) = ::Loki::MakeObjGuard

Loki::ScopeGuard MACRO 示例

Loki::ScopeGuard macro sample
 1// Loki::ScopeGuard macro sample
 2// Loki::ScopeGuard ： 范型、輕量的RAII技術(shù) ，對資源管理與異常安全提供非常強(qiáng)大的支持
 3// 該處僅演示使用__LINE__作變量后綴名的方法， 暫不討論Loki::ScopeGuard
 4
 5#include <cassert>
 6#include <cstdio>
 7#include <stdexcept>
 8#include <string>
 9#include <loki::ScopeGuard>
10
11void CopyFile(const char* input_file,const char* output_file) /* throw(std::exception) */ {
12    using namescape std;
13
14    FILE* input = fopen(input_file,"r");
15    if (!input) throw runtime_error( string("can't open input file :") + input_file);
16    LOKI_ON_BLOCK_EXIT(fclose,input);
17
18    FILE* output = fopen(output_file,"wb");
19    if (!output) throw runtime_error( string("can't open output file :") + output);
20    LOKI_ON_BLOCK_EXIT(fclose,output);
21
22    enum { buf_size = 1212 };
23    char buf[buf_size];
24    size_t r = buf_size;
25
26    do {
27        r = fread(buf,1,buf_size,input);
28        if ( buf_size != fwrite(buf,1,buf_size,output)
29            throw runtime_error( string("write output file : ") + output + " occurs an error" );
30    }
31    while ( r == buf_size );
32
33    if ( !feof(input) {
34        assert( ferror(input) );
35        throw runtime_error( string("read input file : ") + input + " occurs an error");
36    }
37}
38
39
40int main() {
41    try {
42        CopyFile("in.txt","out.txt");
43    }
44    catch (std::exception& e) {
45        std::printf("%s\n",e.what());
46    }
47}
48

 代碼中16和20行，根據(jù)loki/ScopeGuard.h (658)中的定義，將被分別替換成：

也就是定義2個名字以scopeGuard為前綴文件行號為后綴的“變量”（名字就不會重復(fù)）。
它們在退出作用域的時候會分別調(diào)用：fclose(input); fclose(output);
PS：ScopeGuard的強(qiáng)大還不僅僅體現(xiàn)在這里，以后會專門介紹。

例2.1，內(nèi)嵌匯編或者使用goto時，需要一個不重復(fù)的跳轉(zhuǎn)標(biāo)號。

make label
#include <stdio.h>

#define CONNECTION(text1,text2) text1##text2
#define CONNECT(text1,text2) CONNECTION(text1,text2)

int main()
{
    int i = 0;
    CONNECT(label,1):
    ++i;
    printf("i=%d\n",i);
    if (i<326)
        goto label1;
    return 0;
}

例2.2，做鍵盤模擬的時候，按照i8042的規(guī)則，每次寫入端口時，需要等待輸入緩沖為空。
所以需要實(shí)現(xiàn)一個 KBC_Wait4IBE (key board controller wait for input buffer empty)

enum i8042 {
    CMD_PORT = 0x64,    // 命令端口號
    DATA_PORT = 0x60,   // 數(shù)據(jù)端口號
    CMD_WRITE_OUTPUT_REG = 0xD2,    // 準(zhǔn)備寫數(shù)據(jù)到Output Register中
    INPUT_BUFFER_FULL_BIT = 0x2,
};

void KBC_Wait4IBE() {
    for (;_inp(CMD_PORT) & INPUT_BUFFER_FULL_BIT;);
    // 讀取命令端口,直到INPUT_BUFFER_FULL_BIT為0,這時輸入緩沖為空。
}

void KBC_KeyDown(byte scan) {
    KBC_Wait4IBE(); // 等待輸入緩沖為空
    _outp(CMD_PORT,CMD_WRITE_OUTPUT_REG); // 準(zhǔn)備寫入數(shù)據(jù)
    KBC_Wait4IBE(); // 等待輸入緩沖為空
    _outp(DATA_PORT,scan); // 寫入數(shù)據(jù)，鍵盤按下
}

但是又不想有函數(shù)調(diào)用消耗，所以打算用宏實(shí)現(xiàn)。
實(shí)驗(yàn)1： 失敗的例子

#define KBC_WAIT4IBE()  \
KBC_WAIT4IBE_label:     \
_asm in AL,64h      \
_asm    TEST AL,10B \
_asm    JNZ KBC_WAIT4IBE_label


void KBC_KeyDown(byte scan) {
    KBC_WAIT4IBE(); // 等待輸入緩沖為空
    _outp(CMD_PORT,CMD_WRITE_OUTPUT_REG); // 準(zhǔn)備寫入數(shù)據(jù)
    KBC_Wait4IBE(); // error C2045: 'KBC_WAIT4IBE_label' : label redefined
    // 標(biāo)號重復(fù)
}

有一個辦法就是給標(biāo)號加上行號作為后綴，那么在一個文件中也不會重復(fù)（使用 #line 除外……）。

#define CONNECTION(text1,text2) text1##text2
#define CONNECT(test1,test2) CONNECTION(test1,test2)

#define KBC_WAIT4IBE_IMPL(line)         \
CONNECT(KBC_WAIT4IBE_label,line):       \
    _asm in AL,64h                      \
    _asm    TEST AL,10B                 \
    _asm    JNZ CONNECT(KBC_WAIT4IBE_label,line)

#define KBC_WAIT4IBE() KBC_WAIT4IBE_IMPL(__LINE__)

void KBC_KeyDown(byte scan) {
    KBC_WAIT4IBE(); // 等待輸入緩沖為空
    _outp(CMD_PORT,CMD_WRITE_OUTPUT_REG); // 準(zhǔn)備寫入數(shù)據(jù)
    KBC_WAIT4IBE(); // 不會重復(fù)了，等待輸入緩沖為空
    _outp(DATA_PORT,scan); // 寫入數(shù)據(jù)，鍵盤按下
}

btw：上面那個函數(shù)實(shí)現(xiàn) KBC_Wait4IBE ，在VC8 release編譯下，會直接被inline，并且生成的代碼和KBC_WAIT4IBE完全相同……
所以，要信任編譯器的優(yōu)化，不要無謂的犧牲可讀性~

重要補(bǔ)充！ 上述解釋并不準(zhǔn)確！！！
setname(var) 中的var同樣是一個宏，為什么不被替換？
SET_NAME(VAR)的第1次替換時，同樣VAR沒有被替換，為什么第2次替換就會被替換？

根據(jù)《代碼自動生成-宏帶來的奇技淫巧》：http://www.shnenglu.com/kevinlynx/archive/2008/03/19/44828.html
的說法，第2次替換時，涉及一個叫prescan的機(jī)制。
我平時對CPP研究不多，所以也沒弄明白這個機(jī)制。硬盤里專門講C的書也不多，我翻翻看有沒有詳細(xì)介紹的……

感興趣的讀者還可以參考： http://developer.apple.com/documentation/DeveloperTools/gcc-4.0.1/cpp/Macros.html

再補(bǔ)充一點(diǎn)： 關(guān)于于宏的調(diào)試。
在MSVC下，可以給某個編譯單元xxx.c(cpp,cxx)加入"/P"（不含引號，P一定大寫）命令。
編譯該單元后，會在xxx.c的同目錄下生成xxx.i，即預(yù)處理的結(jié)果。
在GCC下，可以使用 gcc(g++) -E xxx.c(cpp,cxx) （必要時還需要 -i ），查看預(yù)處理結(jié)果。

在《The C Programming Language》 2nd Edition中找到了解釋。
附錄A.12.3 Macro Definition and Expansion p207。
以下只摘錄重點(diǎn)部分：
During collection（指第1次）, arguments are not macro-expanded.
In both （指帶參數(shù)或者不帶參數(shù)）kinds of macro, the replacement token sequence is repeatedly rescanned for more defined identifiers.

沒能搜到ANSI C標(biāo)準(zhǔn)的文檔……