为什么这个串联宏需要一个间接级别？

Question

我发现 an interesting little blog post 解释了如何使用行号在宏中生成（半）唯一名称：

// Do magic! Creates a unique name using the line number
#define LINE_NAME( prefix ) JOIN( prefix, __LINE__ )
#define JOIN( symbol1, symbol2 ) _DO_JOIN( symbol1, symbol2 )
#define _DO_JOIN( symbol1, symbol2 ) symbol1##symbol2

这里有两件事让我很困惑：

1. 为什么LINE_NAME 宏即使在文件中声明了JOIN 之后也能工作？我认为 C 预处理器进行了线性传递，因此需要根据依赖关系定义宏，就像在使用 C 函数之前需要定义它们一样。
2. 为什么必须同时使用JOIN 和_DO_JOIN 宏才能获得正确的结果？在宏中使用这种间接级别似乎很奇怪。

我感觉这两个问题的答案是相关的，并且与 C 预处理器评估宏的方式有关。 （但是，我对宏如何工作的直觉显然是错误的，因为我什至不认为这个例子是有效的。）

Answer 1

为什么 LINE_NAME 宏即使在文件中声明 JOIN 之后也能工作？

宏不是函数，当你调用它们时编译器会扩展它们，并且在使用点的编译器知道所有定义的宏。

为什么必须同时使用 JOIN 和 _DO_JOIN 宏才能获得正确的结果？在宏中使用这种间接级别似乎很奇怪。

因为__LINE__本身就是一个宏，所以需要两级扩展。

否则输出不是prefix1234，而是prefix__LINE__。

阅读this answer 和this thread 也很有用。