可以通过参数数量重载宏吗？答案

【问题标题】：Can macros be overloaded by number of arguments?可以通过参数数量重载宏吗？
【发布时间】：2013-05-16 23:54:12
【问题描述】：

this 是如何工作的？如何实现 C99/C++11 可变参数宏以仅根据为其提供多少参数来扩展为不同的事物？

【问题讨论】：

不回答它是如何工作的，但如果有人只需要一个实现：boost preprocessor

标签： c++ c overloading c-preprocessor variadic-macros

【解决方案1】：

我扩展了 Potatowatter 的解决方案，以避免在使用 gcc 的编译器开关 -pedantic 时出现 iso c99 requires rest arguments to be used 问题。

图书馆

#define NUM_ARGS_(_1, _2, _3, _4, _5, _6, _7, _8, TOTAL, ...) TOTAL
#define NUM_ARGS(...) NUM_ARGS_(__VA_ARGS__, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0)
#define CONCATE_(X, Y) X##Y
#define CONCATE(MACRO, NUMBER) CONCATE_(MACRO, NUMBER)
#define VA_MACRO(MACRO, ...) CONCATE(MACRO, NUM_ARGS (__VA_ARGS__))(__VA_ARGS__)

自定义

#define MY_OVERLOADED(...) VA_MACRO(MY_OVERLOADED, void, void, __VA_ARGS__)
#define MY_OVERLOADED0(s, t) MacroTest()
#define MY_OVERLOADED1(s, t, a) MacroTest( a)
#define MY_OVERLOADED2(s, t, a, b) MacroTest(a, b)
#define MY_OVERLOADED3(s, t, a, b, c) MacroTest(a, b, c)

用法

MY_OVERLOADED();
MY_OVERLOADED(1);
MY_OVERLOADED(11, 22);
MY_OVERLOADED(111, 222, 333);

【讨论】：

【解决方案2】：

以下是对Potatoswatter's answer 的改进，它可以区分零和一个参数。

简而言之，当__VA_ARGS__ 为空时，VA_SIZE 宏内部的EXPAND __VA_ARGS__ () 变为EXPAND () 并替换为6 个逗号。因此，VA_SIZE... 变为 COMPOSE( GET_COUNT, (,,,,,, , 0, 6, 5, 4, 3, 2, 1) )，然后变为 GET_COUNT (,,,,,, , 0, 6, 5, 4, 3, 2, 1) 并返回 0。

另一方面，当__VA_ARGS__ 为int, 5 时，EXPAND __VA_ARGS__ () 变为EXPAND int, 5 ()。因此，VA_SIZE... 变为 COMPOSE( GET_COUNT, (EXPAND int, 5 (), 0, 6, 5, 4, 3, 2, 1) )，后者变为 GET_COUNT (EXPAND int, 5 (), 0, 6, 5, 4, 3, 2, 1) 并返回 2，如 Potatoswatter 的回答中所述。

我从Jason Dang's answer 那里得到了EXPAND 的想法。

库代码：

#define CAT( A, B ) A ## B
#define SELECT( NAME, NUM ) CAT( NAME ## _, NUM )
#define COMPOSE( NAME, ARGS ) NAME ARGS

#define GET_COUNT( _0, _1, _2, _3, _4, _5, _6 /* ad nauseam */, COUNT, ... ) COUNT
#define EXPAND() ,,,,,, // 6 commas (or 7 empty tokens)
#define VA_SIZE( ... ) COMPOSE( GET_COUNT, (EXPAND __VA_ARGS__ (), 0, 6, 5, 4, 3, 2, 1) )

#define VA_SELECT( NAME, ... ) SELECT( NAME, VA_SIZE(__VA_ARGS__) )(__VA_ARGS__)

用法：

#define MY_OVERLOADED( ... ) VA_SELECT( MY_OVERLOADED, __VA_ARGS__ )

#define MY_OVERLOADED_0( ) meh()
#define MY_OVERLOADED_1( X ) foo< X >
#define MY_OVERLOADED_2( X, Y ) bar< X >( Y )
#define MY_OVERLOADED_3( X, Y, Z ) bang_ ## X< Y >.Z()

MY_OVERLOADED()                // meh()
MY_OVERLOADED(bool)            // foo< bool >
MY_OVERLOADED(int, 5)          // bar< int >( 5 )
MY_OVERLOADED(me, double, now) // bang_me< double >.now()

【讨论】：

@CaptJak 不是我的错。 OP想出了这个例子。 :D
这给了我：iso c99 requires rest arguments to be used。由于项目原因，我必须使用 gcc 的 -pedantic 开关。

【解决方案3】：

（编辑：见最后一个现成的解决方案。）

要获得一个重载的宏，首先我们需要一个在多个实现之间进行选择的宏。这部分不使用可变参数宏。然后一个通常计算其参数的可变参数宏产生一个选择器。将参数计数插入调度程序会产生一个重载的宏。

警告：此系统无法区分零个参数和一个参数，因为没有参数和单个空参数之间没有区别。它们看起来都像MACRO()。

要在实现之间进行选择，请将宏连接运算符与一系列类似函数的宏一起使用。

#define select( selector, ... ) impl ## _ ## selector( __VA_ARGS__ )
#define impl_1() meh
#define impl_2( abc, xyz ) # abc "wizza" xyz()
//etc

// usage: select( 1 ) => impl_1() => meh
//        select( 2, huz, bar ) => impl_2( huzza, bar ) => "huz" "wizza" bar()

因为## 运算符禁止对其参数进行宏扩展，所以最好将其包装在另一个宏中。

#define CAT( A, B ) A ## B
#define SELECT( NAME, NUM ) CAT( NAME ## _, NUM )

要计算参数，请使用__VA_ARGS__ 像这样转换参数（这是聪明的部分）：

#define GET_COUNT( _1, _2, _3, _4, _5, _6 /* ad nauseam */, COUNT, ... ) COUNT
#define VA_SIZE( ... ) GET_COUNT( __VA_ARGS__, 6, 5, 4, 3, 2, 1 )

库代码：

#define CAT( A, B ) A ## B
#define SELECT( NAME, NUM ) CAT( NAME ## _, NUM )

#define GET_COUNT( _1, _2, _3, _4, _5, _6 /* ad nauseam */, COUNT, ... ) COUNT
#define VA_SIZE( ... ) GET_COUNT( __VA_ARGS__, 6, 5, 4, 3, 2, 1 )

#define VA_SELECT( NAME, ... ) SELECT( NAME, VA_SIZE(__VA_ARGS__) )(__VA_ARGS__)

用法：

#define MY_OVERLOADED( ... ) VA_SELECT( MY_OVERLOADED, __VA_ARGS__ )
#define MY_OVERLOADED_1( X ) foo< X >
#define MY_OVERLOADED_2( X, Y ) bar< X >( Y )
#define MY_OVERLOADED_3( X, Y, Z ) bang_ ## X< Y >.Z()

【讨论】：

很好，我不知道你能可靠地做到这一点。
谢谢，这是一个很好的解释。也许关于“聪明”部分的更多细节会很好。
@Oli，假设您将一个参数传递给VA_SIZE。它会扩展为GET_COUNT(x, 6, 5, 4, 3, 2, 1)，它会取消x 和_1，取消6 和_2，等等，剩下的1 是COUNT。使用两个参数，再推一个参数，2 变为 COUNT。
@chris，确实，这很聪明
请注意，在 MSVC 中似乎存在错误。这是一个解决方法：stackoverflow.com/questions/5134523/…

【解决方案4】：

虽然已经回答了，但我准备了一个非常简短的版本。希望对您有所帮助。

实施

// Variable Argument Macro (VA_MACRO) upto 6 arguments
#define NUM_ARGS_(_1, _2, _3, _4, _5, _6, TOTAL, ...) TOTAL
#define NUM_ARGS(...) NUM_ARGS_(__VA_ARGS__, 6, 5, 4, 3, 2, 1)

#define CONCATE_(X, Y) X##Y  // Fixed the double '_' from previous code
#define CONCATE(MACRO, NUMBER) CONCATE_(MACRO, NUMBER)
#define VA_MACRO(MACRO, ...) CONCATE(MACRO, NUM_ARGS(__VA_ARGS__))(__VA_ARGS__)

定制

// This is how user may define own set of variadic macros
#define MY_MACRO(...) VA_MACRO(MY_MACRO, __VA_ARGS__)
#define MY_MACRO1(_1) "One"
#define MY_MACRO2(_1, _2) "Two"
#define MY_MACRO3(_1, _2, _3) "Three"

用法

// While using those, user needs to use only the main macro
int main ()
{
  auto one = MY_MACRO(1);
  auto two = MY_MACRO(1, 2); 
  auto three = MY_MACRO(1, 2, 3); 
}

【讨论】：

这与我的回答有何不同？我唯一看到的是双下划线，这是一些编译器会标记的真正错误。
@Potatoswatter，除了它易于理解、概括、简化并且宏的命名及其参数对于新手来说更清晰之外，没有太大的不同。当我阅读您的答案时，我完全迷失了，并且能够在您的答案的帮助下自己找出“实际”解决方案。关于__，我特意保留了（正如您在评论中看到的那样），因为通常人们会有自己的CONCATE 和CONCATE_ 组合来连接2 个字符串，因此该部分无论如何都会消失。为了便于理解，将“__”视为占位符。
这不是一概而论的。它实际上是相同的代码，但没有附加解释。也许我应该把代码放在第一位，然后把描述放在第二位。 __ 是一个错误；它是为编译器实现者保留的，不允许用户使用。
发现这个答案很有帮助，因为代码更易于阅读。阅读本文，更容易理解@Potatoswatter 的答案。所以也赞成这个答案。

【解决方案5】：

我会将此作为对 Potatoswatter 帖子的评论发布，但它太长并且需要代码清单。

这里有一些 perl 代码，用于生成一组宏，这些宏是重载的宏。

$ perl -le 'map{
        $arity = $_; map {
                $ar = 2 + $arity + $_; $arm = $ar - 1; $arlist = join("", map{"A$_, "} 1..$arity); $warlist = "WHAT, $arlist";
                @li = map {"_$_"} 0..$_; $lis = join(", ", @li); $lim = pop @li; $lims = join(", ", @li);
                print "#define FEI_${arity}A_$ar($warlist$lis) FEI_${arity}A_$arm($warlist$lims) WHAT($_, $arlist$lim)"
        } 1..3; print ""
} 0..4'

这是脚本的输出：

#define FEI_0A_3(WHAT, _0, _1) FEI_0A_2(WHAT, _0) WHAT(1, _1)
#define FEI_0A_4(WHAT, _0, _1, _2) FEI_0A_3(WHAT, _0, _1) WHAT(2, _2)
#define FEI_0A_5(WHAT, _0, _1, _2, _3) FEI_0A_4(WHAT, _0, _1, _2) WHAT(3, _3)

#define FEI_1A_4(WHAT, A1, _0, _1) FEI_1A_3(WHAT, A1, _0) WHAT(1, A1, _1)
#define FEI_1A_5(WHAT, A1, _0, _1, _2) FEI_1A_4(WHAT, A1, _0, _1) WHAT(2, A1, _2)
#define FEI_1A_6(WHAT, A1, _0, _1, _2, _3) FEI_1A_5(WHAT, A1, _0, _1, _2) WHAT(3, A1, _3)

#define FEI_2A_5(WHAT, A1, A2, _0, _1) FEI_2A_4(WHAT, A1, A2, _0) WHAT(1, A1, A2, _1)
#define FEI_2A_6(WHAT, A1, A2, _0, _1, _2) FEI_2A_5(WHAT, A1, A2, _0, _1) WHAT(2, A1, A2, _2)
#define FEI_2A_7(WHAT, A1, A2, _0, _1, _2, _3) FEI_2A_6(WHAT, A1, A2, _0, _1, _2) WHAT(3, A1, A2, _3)

#define FEI_3A_6(WHAT, A1, A2, A3, _0, _1) FEI_3A_5(WHAT, A1, A2, A3, _0) WHAT(1, A1, A2, A3, _1)
#define FEI_3A_7(WHAT, A1, A2, A3, _0, _1, _2) FEI_3A_6(WHAT, A1, A2, A3, _0, _1) WHAT(2, A1, A2, A3, _2)
#define FEI_3A_8(WHAT, A1, A2, A3, _0, _1, _2, _3) FEI_3A_7(WHAT, A1, A2, A3, _0, _1, _2) WHAT(3, A1, A2, A3, _3)

#define FEI_4A_7(WHAT, A1, A2, A3, A4, _0, _1) FEI_4A_6(WHAT, A1, A2, A3, A4, _0) WHAT(1, A1, A2, A3, A4, _1)
#define FEI_4A_8(WHAT, A1, A2, A3, A4, _0, _1, _2) FEI_4A_7(WHAT, A1, A2, A3, A4, _0, _1) WHAT(2, A1, A2, A3, A4, _2)
#define FEI_4A_9(WHAT, A1, A2, A3, A4, _0, _1, _2, _3) FEI_4A_8(WHAT, A1, A2, A3, A4, _0, _1, _2) WHAT(3, A1, A2, A3, A4, _3)

这些是用于生成FOR_EACH（又名FE）宏的（规则结构的部分）宏重载组，这些宏可以发送WHAT宏可选地带有任意数量的常量参数（@987654326 @, A2...) 除了列表中的任意数量的参数，以及正确排序的索引（不使用 SELECT 之类的东西进行重载的幼稚实现会产生反向索引）。

作为示例，剩余部分（第二个块的非常规“基本情况”部分）如下所示：

#define FE_INDEXED_1ARG(...) VA_SELECT(FEI_1A, __VA_ARGS__)
#define FEI_1A_3(WHAT, A1, _0) WHAT(0, A1, _0)

它的实用性可能会受到质疑（我构建它是因为我看到了它的用途......），这也不能直接回答 OP 的问题（事实上，它有点相反 - foreach 构造对所有可变参数都做了相同的事情...），但我只是认为该技术非常有趣（以及在某些方面完全令人恐惧）并且具有相当大的表达能力使用预处理器，可以以这种方式生成非常有效的机器代码。我认为这也是我个人认为 C 预处理器仍有改进空间的一个令人痛心的例子。

我的意思是，C 预处理器绝对令人讨厌，我们可能应该废弃它并从头开始 :)

【讨论】：