C/C++中宏定義的經典運用

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。

在嵌入式實時操作系統中，經常將系統分成很多層次，很多個模塊，每一個模塊都有自己的初始化過程，這時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,
};

這種實現方法是比較常見的實現方式，但是這種方法的缺點是所有的初始化過程是按照一定的順序的，而且不能隨機的初始化，因此如果在編碼的過程中將狀態號與初始化函數對應錯誤，將出現比較難以發現的錯誤，這種錯誤經常出現，當然有些編譯器以及支持隨機的初始化過程，但是并不具有通用性，而且這種實現方式代碼比較多，能不能采用宏定義的方式簡化代碼量呢？當然是可以的，采用類似于函數的宏定義就可以實現，具體的實現如下：

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
};

上面這種實現方式的優點是運用了宏定義簡少代碼量。我做一個簡要的分析，首先采用宏定義定義了一組ENYRT，其中包含兩個參數，分別是狀態號STATE_N,和狀態對應的初始化函數，這種實現方式能夠避免上面所謂的狀態號與函數對應錯誤的問題，因為在宏定義的過程中一般都會認真的確定各種接口，對應好了只需要定義相關的函數就可以啦。在enum中采用了#define和#undef來限定這一組宏定義的作用范圍，在個作用域中，ENTRY(a,b)是表示“a,”，需要注意不能忽略a后的,因為這就是在enum中定義變量后要添加的符號，我想大家應該知道enum{a,b,c,d}每一個成員后面都包含","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就組成了第一個例程中的enum結構。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指針數組的初始化過程，這樣的初始化能夠減少狀態號與初始化函數對應出錯的情況。

這樣的實現也可以認為是宏定義的巧妙運用，但是這種方法還是存在一些問題，因為采用#define 和#undef這種方法很可能導致錯誤的產生，因為很有可能不能很好的把握這個限定作用域的使用方法，這時候可以采用一種新的類似函數的實現方法，可以讓STATE_TABLE帶一個參數，也就是采用類似命令的形式定義相關的內容：

typedef void(*p_func_t)(void);

/*以下產生幾個常用的命令*/
/*enum產生*/
#define EXPAND_AS_ENUM(a,b) a,
/*初始化表產生*/
#define EXPAND_AS_INITTABLE(a,b) b,
/*聲明各個函數*/
#define EXPAND_AS_FUNCDEC(a,b) void b(void);

/*將STATE_TABLE的參數就是具體的命令*/
#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
};

/*聲明各個函數*/
STATE_TABLE(EXPAND_AS_FUNCDEC)

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

以上實現方法能夠較好的避免#define和#undef的限定作用域問題，這實際上采用ENTRY作為參數傳遞給STATE_TABLE，然后ENTRY可用來實現不同的指令，這些指令的定義也是一系列的宏定義，這種實現架構能夠比較好的避免缺少聲明等問題。同時也較少了錯誤的產生可能。