如何检查参数是否是 C 预处理器宏中的整型常量表达式？

Question

我目前正在清理现有的 C 库，以便无耻地发布它。

预处理器宏 NPOT 用于在编译时计算给定整型常量表达式的下一个更大的 2 的幂。该宏通常用于直接初始化。对于所有其他情况（例如使用可变参数），有一个具有相同功能的内联函数。

但如果用户传递变量，算法就会扩展为一大段机器代码。我的问题是： 我可以采取什么措施来防止用户将除整型常量表达式之外的任何内容传递给我的宏？

#define NPOT(x)   complex_algorithm(x)

const int c=10;
int main(void) {
    int i=5;

    foo = NPOT(5);   // works, and does everything it should
    foo = NPOT(c);   // works also, but blows up the code extremely
    foo = NPOT(i);   // blows up the code also
}

我已经尝试过的方法：

1. 将宏定义为#define NPOT(x) complex_algorithm(x ## u)。它仍然有效，并会抛出一个变量参数的编译器错误（即使几乎没有帮助）。除非没有iu这样的变量……肮脏，危险，不要。
2. 文档对大多数用户不起作用。

Answer 1

您可以使用任何需要常量积分表达式的表达式，然后将其优化掉。

#define NPOT(X)                                         \
 (1                                                     \
 ? complex_algorithm(X)                                 \
 : sizeof(struct { int needs_constant[1 ? 1 : (X)]; })  \
 )

最终您应该将 sizeof 的结果转换为适当的整数类型，以便返回表达式是您期望的类型。

我在这里使用未标记的 struct 来

• 获得类型，因此实际上不会生成
• 具有唯一类型的临时变量，这样表达式可以在代码中的任何位置重复，而不会导致冲突
• 触发 VLA 的使用，这从 C99 开始，不允许在 struct 中使用：

结构或联合的成员可以具有除
可变修改类型。

我使用三元 ?: 和 1 作为选择表达式，以确保 : 始终评估其类型，但从未评估为一个表达。

编辑：看起来gcc接受struct内部的VLA作为扩展，甚至没有警告它，即使我明确地说-std=c99.他们这实在是一个坏主意。

对于这样一个奇怪的编译器:)你可以使用 sizeof((int[X]){ 0 }) 来代替。这与上面的版本一样“被禁止”，而且甚至 gcc 也抱怨它。

Answer 2

#define INTEGRAL_CONST_EXPR(x) ((void) sizeof (struct {int a:(x);}), (x))

如果 x 不是整型常量表达式，则会出现编译错误。

my_function(INTEGRAL_CONST_EXPR(1 + 2 + 3));    // OK
my_function(INTEGRAL_CONST_EXPR(1.0 + 2 + 3));  // compile error

请注意，此解决方案不适用于初始化静态变量：

static int a = INTEGRAL_CONST_EXPR(2 + 3);

将触发编译错误，因为带有 , 的表达式不是常量表达式。

正如 @JensGustedt 在注释中所说，解析为负整数的整数常量表达式不能在此解决方案中使用，因为位字段宽度不能为负。