避免在 C 预处理器中重复替换

Question

我一直在开发一个程序，它本身可以用C创建模拟程序。 用户指定顶层设计，该程序会插入小的 C 片段和大量的粘合代码（几千行）。

它通过 #defines 进行本地命名：

#define x local_x
#define vx local_vx
/* user code that uses x, ex */
vx = x / 2
#undef vx
#undef x

这个近似值扩展到以下内容：

local_vx = local_x / 2

但是如果我使用 local_* 变量的结构（优化后必须将 11 个变量传递给每个单个函数...)：

#define x local->position.x
#define vx local->velocity.x
vx = x / 2
#undef vx
#undef x

它被扩展为

local->velocity.x = local->position.x

并且 - 这是问题 - 速度中的 x 再次扩展：

local->velocity.local->position.x = local->position.x

我不能在周围放置括号，因为不允许将其分配给变量（(x) = 1 是非法的 C，不幸的是......）。 有什么提示吗？

更新：生成的模拟通常重量在 15 到 20.000 LOC 左右，并且有大约十年的模拟需要向后兼容。 唉，简单地重命名任何东西一点也不简单...因为似乎没有任何简单的方法可以在不进行重大重新设计的情况下解决这个特定问题（我以为我错过了一些C 预处理器的特殊性），我选择退后一步，看看还有什么其他选择。

Answer 1

它实际上并不是递归的，正在发生的事情是

#define x local->position.x
#define vx local->velocity.x

被扩展到

#define x local->position.x
#define vx local->velocity.local->position.x

稍后包含在您的语句中。
我不确定你想如何解决这个问题，但我想说将你的变量名称/#define 名称更改为更独特的名称以避免这种情况。

Answer 2

只是一个疯狂的想法，但是为什么

#define x local->position.x
#define vx local->velocity.x
vx = x / 2
#undef vx
#undef x

不把它命名为不同的名字呢？ 就像

#define x local->position.val
#define vx local->velocity.val
vx = x / 2
#undef vx
#undef x

这是一个在 gcc 4.3.2 下运行良好的示例程序

int main(int argc, char *argv[])
{
   typedef struct
    {
        unsigned char val;
    } Value;

    typedef struct
    {
        Value position;
        Value velocity;
    } Holder;

    Holder temp;
    Holder* local = &temp;
    #define x local->position.val
    #define vx local->velocity.val
    vx = x / 2;
    #undef vx
    #undef x

    return 0;
}

Answer 3

如果您使用 C++，您可能需要考虑使用引用：

int &x = local->position.x;

由于您正在编写代码生成器，因此确保它们存在于正确的范围内应该不会太难：

{
    int &x = local->position.x;
    int &y = local->position.y;
    int &vx = local->velocity.x;
    int &vy = local->velocity.y;
    {
#line user.input 1234
        // user code
#line output.c 4567
    }
}

作为额外的好处，附加集上面的内大括号允许用户代码在打算直接使用本地指针时隐藏 x。

如果您不使用 C++，请考虑这样做 - C 和 C++ 之间不兼容的最大根源是缺乏隐式 void 指针强制转换，我怀疑这在您的输入片段中很少见......

Answer 4

你用的 Morten 是什么编译器？ 您的第一步可能是查看编译器参考手册，看看是否有任何可以更改有关预处理或递归替换级别的选项。

Answer 5

我会创建 position 和 velocity 数组。 您的定义将如下所示，

#define x local->position[0]
#define vx local->velocity[0]

因此不再可能重复宏扩展。

将结构成员重命名为与 x 不同的名称也可以，但我实际上发现数组在这里更有意义。

Answer 6

如果定义必须是 x 和 vx（with 不是那么好，正如您可能已经注意到的），解决此问题的一种方法是更改​​ struct/class 的成员 local->velocity.x进入 local->velocity.x_ （或类似的东西）。

Answer 7

假设：

• 您无法更改结构成员的名称，并且
• 无法更改定义的名称

那么一种方法是创建影子结构类型。 假设你的位置和速度成员是这种类型：

struct vector {
  double x;
  double y;
};

然后你创建一个除了成员名称之外相同的影子类型，以及一个包含两者的联合来绕过别名规则：

struct _vector {
  double _x;
  double _y;
};

union _u_vector {
    struct vector _v1;
    struct _vector _v2;
};

然后你的定义可以是

#define x ((struct _vector *)(union _u_vector *)(&local->position))->_x
#define vx ((struct _vector *)(union _u_vector *)(&local->velocity))->_x

：一个黑客，但你受到很大的限制。 请注意， (&struct)->member 模式将优化为 struct.member，因此不会有任何运行时开销。

或者，如果“本地”结构的定义由您决定，您可以将“位置”和“成员”指针指向联合类型，并消除强制转换的需要。

Answer 8

删除#define 并更改代码生成器以生成适当的代码。 您描述的#define 似乎没有给您带来任何好处，除了稍短的标识符（或者有一些您没有提到的重要事情）。 在代码生成器中展开变量，而不是在 C 预处理器中。

关于与 10 多年模拟的兼容性，我希望代码生成器的原始输入文件已保存，以便您可以在必要时再次运行它（或者更好，生成代码是构建过程的一部分）。 如果这是某种交互式代码生成向导和/或开发人员编辑生成的代码，那么您已经陷入了痛苦的世界，我想知道您如何在第一个过程中对生成的代码进行任何重大更改放置（手动？后处理脚本？）。