具有不同类型的可变参数的宏

Question

我正在尝试创建宏，以便轻松创建自定义树类型的小实例。为此，我想将子节点指定为节点或整数（没有明确地将它们转换为 Node 类型）。 My attempt 在下面，因为 $x 的类型解析为 MDTree 失败，消息为 expected enum MDTree, found integral variable。

pub struct MultiNode {
    children: Vec<MDTree>
}
impl MultiNode {
    pub fn new(children: Vec<MDTree>) -> Box<MultiNode> {
        return Box::new(MultiNode { children: children });
    }
}
pub enum MDTree {
    Single(u32),
    Prime(Box<MultiNode>),
    Degenerate(Box<MultiNode>),
}
macro_rules! mod_single {
    ($x:expr) => { MDTree::Single($x) }
}
macro_rules! mod_multi {
    ($($x:expr),*) => {{
        let mut children: Vec<MDTree> = Vec::new();
        $(
            match $x {
                0...4294967295 => { children.push(mod_single!($x)); }
                _ => { children.push($x); }
            }
        )*
        MultiNode::new(children)
    }}
}
macro_rules! mod_prime {
    ($($x:expr),*) => { MDTree::Prime(mod_multi!($($x),*)) }
}
macro_rules! mod_degen {
    ($($x:expr),*) => { MDTree::Degenerate(mod_multi!($($x),*)) }
}
fn main() {
    let md: MDTree = mod_prime!(0, mod_degen!(1,2));
}

有没有什么方法可以解决这个问题而不必写mod_prime!(mod_single(0), mod_degen!(mod_single(1),mod_single(2))) 或类似的东西？

Answer 1

宏无法推断其操作数的类型，因为宏扩展发生在类型解析之前。

但这并不意味着没有解决方案！实际上，宏可以扩展为行为根据表达式类型而变化的代码。我们如何做到这一点？当然有特征！我们将在此处使用标准库中的 From 和 Into 特征，但您可以根据需要定义自己的特征。

我们先看看mod_multi!宏在使用traits时的样子：

macro_rules! mod_multi {
    ($($x:expr),*) => {{
        let mut children: Vec<MDTree> = Vec::new();
        $(
            children.push($x.into());
        )*
        MultiNode::new(children)
    }}
}

这里的关键是宏不会试图找出$x的类型；稍后编译器会发现它，编译器会根据该类型将调用分派给into()。这确实意味着，如果您将不受支持的参数传递给宏，您将获得乍一看可能不清楚的编译器错误。

现在，我们需要实现Into 以使u32 和MDTree 都被宏接受。 Into 有一个基于 From 特征的全面实现，所以我们应该实现 From 而不是 Into。标准库已经提供了impl<T> From<T> for T，所以我们已经可以将MDTree 传递给宏。那只剩下u32。实现是这样的：

impl From<u32> for MDTree {
    fn from(value: u32) -> MDTree {
        mod_single!(value)
    }
}

现在宏调用按预期工作！

Answer 2

虽然the answer by Francis Gagné 可能更直接地回答了您提出的问题，但我只想强调一个事实，即如果您愿意，宏还可以让您以极少的语法构建这样的树（因为您毕竟是在问关于用宏构建树）：

#[derive(Debug)]
pub enum MDTree {
    Single(u32),
    Prime(Vec<MDTree>),
    Degenerate(Vec<MDTree>),
}

macro_rules! mdtree {
    ([$($sub:tt),*]) => {{
        MDTree::Prime(vec!($(mdtree!($sub),)*))
    }};
    ({$($sub:tt),*}) => {{
        MDTree::Degenerate(vec!($(mdtree!($sub),)*))
    }};
    ($e:expr) => {
        MDTree::Single($e)
    };
}

fn main() {
    println!("{:?}", mdtree!([1, [2, 3], {4, 5}]));
}

Playground

您可以使用(、{ 和[ 作为不同的变体，但无论如何，使用一些实际标识符可能是一个好主意。