C/C++中宏定義的經(jīng)典運(yùn)用

今天看了一遍博客《Reduce C-language coding errors with X macros》，感覺文章寫得非常的好，也對(duì)自己寫代碼有了一定的幫助，所以就將該文章用我自己的語言，寫出來和大家分享分享吧。

在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，經(jīng)常將系統(tǒng)分成很多層次，很多個(gè)模塊，每一個(gè)模塊都有自己的初始化過程，這時(shí)候我們一般采用的形式如下所示：

typedef void(*p_func_t)(void);

enum
{
STATE_0,
STATE_1,
STATE_2,
...
STATE_M,
NUM_STATES
};

p_func_t inital_table[NUM_STATES]
{
func_0,
func_1,
func_2,
...
func_M,
};

這種實(shí)現(xiàn)方法是比較常見的實(shí)現(xiàn)方式，但是這種方法的缺點(diǎn)是所有的初始化過程是按照一定的順序的，而且不能隨機(jī)的初始化，因此如果在編碼的過程中將狀態(tài)號(hào)與初始化函數(shù)對(duì)應(yīng)錯(cuò)誤，將出現(xiàn)比較難以發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤，這種錯(cuò)誤經(jīng)常出現(xiàn)，當(dāng)然有些編譯器以及支持隨機(jī)的初始化過程，但是并不具有通用性，而且這種實(shí)現(xiàn)方式代碼比較多，能不能采用宏定義的方式簡(jiǎn)化代碼量呢？當(dāng)然是可以的，采用類似于函數(shù)的宏定義就可以實(shí)現(xiàn)，具體的實(shí)現(xiàn)如下：

typedef void(*p_func_t)(void);

#define STATE_TABLE
ENTRY(STATE_0,func_0)
ENTRY(STATE_1,func_1)
ENTRY(STATE_2,func_2)
ENTRY(STATE_3,func_3)
ENTRY(STATE_4,func_4)

enum{
#define ENTRY(a,b) a,
STATE_TABLE
#undef ENTRY
NUM_STATES
};

p_func_t inital_table[NUM_STATES] =
{
#define ENTRY(a,b) b,
STATE_TABLE
#undef ENTRY
};

上面這種實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)用了宏定義簡(jiǎn)少代碼量。我做一個(gè)簡(jiǎn)要的分析，首先采用宏定義定義了一組ENYRT，其中包含兩個(gè)參數(shù)，分別是狀態(tài)號(hào)STATE_N,和狀態(tài)對(duì)應(yīng)的初始化函數(shù)，這種實(shí)現(xiàn)方式能夠避免上面所謂的狀態(tài)號(hào)與函數(shù)對(duì)應(yīng)錯(cuò)誤的問題，因?yàn)樵诤甓x的過程中一般都會(huì)認(rèn)真的確定各種接口，對(duì)應(yīng)好了只需要定義相關(guān)的函數(shù)就可以啦。在enum中采用了#define和#undef來限定這一組宏定義的作用范圍，在個(gè)作用域中，ENTRY(a,b)是表示“a,”，需要注意不能忽略a后的,因?yàn)檫@就是在enum中定義變量后要添加的符號(hào)，我想大家應(yīng)該知道enum{a,b,c,d}每一個(gè)成員后面都包含","的特性的。也就是說在這作用域中，ENTRY(a,b)被替換為"a,"，那么這時(shí)候STATE_TABLE就被替換為STATE_0,STATE_1等，然后和NUM_STATES就組成了第一個(gè)例程中的enum結(jié)構(gòu)。而在p_func_t jumptable[NUM_STATES]仍然采用了了STATE_TABLE，由于采用了#define和#undef限定了宏的作用范圍，這時(shí)的ENTRY(a,b)將被替代為“b,”，也就是func_0,func_1等，這樣也就完成了函數(shù)指針數(shù)組的初始化過程，這樣的初始化能夠減少狀態(tài)號(hào)與初始化函數(shù)對(duì)應(yīng)出錯(cuò)的情況。

這樣的實(shí)現(xiàn)也可以認(rèn)為是宏定義的巧妙運(yùn)用，但是這種方法還是存在一些問題，因?yàn)椴捎?define 和#undef這種方法很可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的產(chǎn)生，因?yàn)楹苡锌赡懿荒芎芎玫陌盐者@個(gè)限定作用域的使用方法，這時(shí)候可以采用一種新的類似函數(shù)的實(shí)現(xiàn)方法，可以讓STATE_TABLE帶一個(gè)參數(shù)，也就是采用類似命令的形式定義相關(guān)的內(nèi)容：

typedef void(*p_func_t)(void);

/*以下產(chǎn)生幾個(gè)常用的命令*/
/*enum產(chǎn)生*/
#define EXPAND_AS_ENUM(a,b) a,
/*初始化表產(chǎn)生*/
#define EXPAND_AS_INITTABLE(a,b) b,
/*聲明各個(gè)函數(shù)*/
#define EXPAND_AS_FUNCDEC(a,b) void b(void);

/*將STATE_TABLE的參數(shù)就是具體的命令*/
#define STATE_TABLE(ENTRY)
ENTRY(STATE_0,func_0)
ENTRY(STATE_1,func_1)
ENTRY(STATE_2,func_2)
ENTRY(STATE_3,func_3)
ENTRY(STATE_4,func_4)

/*定義enum*/
enum{
STATE_TABLE(EXPAND_AS_ENUM)
NUM_STATES
};

/*聲明各個(gè)函數(shù)*/
STATE_TABLE(EXPAND_AS_FUNCDEC)

/*初始化表*/
p_func_t inital_table[NUM_STATES] =
{
STATE_TABLE(EXPAND_AS_INITTABLE)
};

以上實(shí)現(xiàn)方法能夠較好的避免#define和#undef的限定作用域問題，這實(shí)際上采用ENTRY作為參數(shù)傳遞給STATE_TABLE，然后ENTRY可用來實(shí)現(xiàn)不同的指令，這些指令的定義也是一系列的宏定義，這種實(shí)現(xiàn)架構(gòu)能夠比較好的避免缺少聲明等問題。同時(shí)也較少了錯(cuò)誤的產(chǎn)生可能。