宏魔法

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標籤： cpp trick

宏入门

使用 #define 标识符 替换列表 或者 #define 标识符( 形参 ) 替换列表 以定义宏，这两种宏分别叫做仿对象宏与仿函数宏。
使用 #undef 标识符 以取消宏定义。

仿函数宏的形参中可以使用 ... 表示定义可变数量参数的宏，但 ... 只能放在最后一个参数。可以在替换列表中使用 __VA_ARGS__ 来表示 ... 所对应的参数，也可以使用 __VA_OPT__( 内容 ) 表示 __VA_ARGS__ 非空时替换为 内容，反之为空。

宏中可以使用 # 和 ## 运算符。如果一个替换列表中的标识符前有 #，则将其内容转译并用引号包裹；## 则表示拼接。

具体看：https://zh.cppreference.com/w/cpp/preprocessor/replace

技巧

使用宏调试

#define SHOW(x) std::cerr << #x << " = " << x << std::endl;

cerr 表示输出到 stderr 而不是 stdout，#x 则将 x 的名称显示了出来。

#define PASS() std::cerr << "PASSING LINE " << __LINE__ << std::endl;

显示了运行的行数，在调不明原因的 RE 时可能有用（然而压缩行了就没用了）。

并不比 gdb 好用

使用宏定义 max 和 min

许多人习惯于使用下面的代码定义 max 和 min。

#define MAX(x, y) ((x) < (y) ? (y) : (x))
#define MIN(x, y) ((x) > (y) ? (y) : (x))

然而这样是不好的，如果传入的 x 和 y 是耗时极大的函数或者有副作用的函数，就可能导致超时乃至错误的问题。

一个合理的解法是这样的：

#define MAX(x, y)                                                              \
    ({                                                                         \
        __typeof(x) a12345 = (x);                                              \
        __typeof(y) a123456 = (y);                                             \
        a12345 < a123456 ? a123456 : a12345;                                   \
    })

#define MIN(x, y)                                                              \
    ({                                                                         \
        __typeof(x) a12345 = (x);                                              \
        __typeof(y) a123456 = (y);                                             \
        a12345 > a123456 ? a123456 : a12345;                                   \
    })

其中 a12345，a123456 是为了防止重名而起的名字。

不如 C++ 模板

使用宏预处理 lg⁡\lg

如果我们要求 11 到 2n−12^n-1 的 lg⁡\lg 值，我们可以分治成求 11 到 2n−1−12^{n-1}-1 的 lg⁡\lg 和 2n−12^{n-1} 到 2n−12^n-1 的 lg⁡\lg 值，对于后者，它们的 lg⁡\lg 值都是 n−1n-1，而对于前者，则用同样的方法递归求下去。

于是可以得到以下代码：

#define REPEAT0(x) x
#define REPEAT1(x) REPEAT0(x), REPEAT0(x)
#define REPEAT2(x) REPEAT1(x), REPEAT1(x)
#define REPEAT3(x) REPEAT2(x), REPEAT2(x)
#define REPEAT4(x) REPEAT3(x), REPEAT3(x)
#define REPEAT5(x) REPEAT4(x), REPEAT4(x)
#define REPEAT6(x) REPEAT5(x), REPEAT5(x)
#define REPEAT7(x) REPEAT6(x), REPEAT6(x)
#define REPEAT8(x) REPEAT7(x), REPEAT7(x)
#define REPEAT9(x) REPEAT8(x), REPEAT8(x)
#define REPEAT10(x) REPEAT9(x), REPEAT9(x)
#define REPEAT11(x) REPEAT10(x), REPEAT10(x)
#define REPEAT12(x) REPEAT11(x), REPEAT11(x)
#define REPEAT13(x) REPEAT12(x), REPEAT12(x)
#define REPEAT14(x) REPEAT13(x), REPEAT13(x)
#define REPEAT15(x) REPEAT14(x), REPEAT14(x)
#define REPEAT16(x) REPEAT15(x), REPEAT15(x)
#define REPEAT17(x) REPEAT16(x), REPEAT16(x)
#define REPEAT18(x) REPEAT17(x), REPEAT17(x)
#define REPEAT19(x) REPEAT18(x), REPEAT18(x)

#define LG1 0, 0
#define LG2 LG1, REPEAT1(1)
#define LG3 LG2, REPEAT2(2)
#define LG4 LG3, REPEAT3(3)
#define LG5 LG4, REPEAT4(4)
#define LG6 LG5, REPEAT5(5)
#define LG7 LG6, REPEAT6(6)
#define LG8 LG7, REPEAT7(7)
#define LG9 LG8, REPEAT8(8)
#define LG10 LG9, REPEAT9(9)
#define LG11 LG10, REPEAT10(10)
#define LG12 LG11, REPEAT11(11)
#define LG13 LG12, REPEAT12(12)
#define LG14 LG13, REPEAT13(13)
#define LG15 LG14, REPEAT14(14)
#define LG16 LG15, REPEAT15(15)
#define LG17 LG16, REPEAT16(16)
#define LG18 LG17, REPEAT17(17)
#define LG19 LG18, REPEAT18(18)
#define LG20 LG19, REPEAT19(19)

const int lg2[] = { LG20 };

这样就可以在编译的时候预处理 11 到 220−12^{20} - 1 lg⁡\lg 了。

注意，编译出来的文件大小超过 4MB，有可能会产生奇怪的编译错误。

注意

宏是图灵完备的吗？

参考 Is the C99 preprocessor Turing complete?。

宏定义的末尾是否需要加分号？

看具体情况，通常是不用加分号的。