C 宏观评价

Question

我想声明一个静态分配的数组。我们来看看下面的代码：

#define MAX(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))
#define FAST            16
#define SLOW            6
#define MAX_NUM         MAX(FAST,SLOW)
U8*   pBuffers[MAX_NUM];

当 GCC 编译器计算 MAX_NUM 时（FAST 和 SLOW 是常量）？我想确保 MAX_NUM 是常量并且作为编译的一部分或由预处理器进行评估。

Answer 1

MACROS 总是在编译过程开始之前进行评估。所以这段代码没有什么可担心的，它应该可以正常工作。

同时，这一切都依赖于编译器，我相信 gcc 它会工作得很好。也许，对于某些裸机应用程序，它可能会发出警告。

Answer 2

启动编译器时，将（顺序）执行以下阶段：

预处理：它管理#define、#ifdef / #endif...
代码生成：它生成可在目标上运行的机器代码CPU
优化：根据用户选项进行优化

在预处理阶段，预处理器将例如"replace"你的行：

U8*   pBuffers[MAX(FAST,SLOW)]

然后：

U8*   pBuffers[((FAST)>(SLOW)?(FAST):(SLOW))]

然后最后：

U8*   pBuffers[((16)>(6)?(16):(6))]

确实预处理器不是很聪明，没有更进一步

在代码生成阶段，您的行将被解释为：

U8*   pBuffers[16]

因为代码生成器非常聪明。

Answer 3

The C standard 要求使用 整数常量表达式 来声明大多数数组的大小，这可以并且在这种情况下需要被完全计算在编译时。（唯一的例外是 "variable length arrays"，它们必须是带有 "automatic storage duration" 的函数局部变量——不是静态分配的。）

因此，您的问题的一个答案是您不必担心。如果你写

WHATEVER_TYPE variable[SOME EXPRESSION];

在文件范围内，SOME EXPRESSION 将在编译时被评估为常量，否则编译将失败，您将得到一个错误。

但更有用的答案是解释如何在阅读代码时自己查看 SOME EXPRESSION 是否是整数常量表达式。首先，你必须在心里展开所有的宏。然后，您可能会有某种算术表达式（如果没有，则为语法错误）。

这个算术表达式是一个常量表达式，如果它没有副作用，不进行任何函数调用，并且不引用任何变量的值（即使它是 const) （enum 常量也可以，字符串文字也是如此，并且 sizeof variable 只要 variable 被完全声明并且不是变长数组）。它是一个 integer 常量表达式，此外，如果它不尝试进行任何浮点或指针运算（您可以编写一个浮点文字作为直接操作数不过，是强制转换的；例如 ((int)3.1415926) 是一个整型常量表达式）。

所以，举个例子，

#define MAX(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))
#define FAST            16
#define SLOW            6
#define MAX_NUM         MAX(FAST,SLOW)
U8*   pBuffers[MAX_NUM];

宏展开后我们有

U8* pBuffers[((16)>(6)?(16):(6))];

方括号内的表达式没有副作用，不进行任何函数调用，不引用任何变量的值，也不进行任何浮点或指针运算，所以它是整型常量表达式，编译器需要在编译时对其求值。

相比之下，如果您改用 MAX 的这个定义：

static inline size_t MAX(size_t a, size_t b)
{ return a > b ? a : b; }

那么宏展开会产生

U8* pBuffers[MAX(16, 8)];

而方括号内的表达式会进行函数调用，因此它不会是整型常量表达式，甚至不会是常量表达式，您会得到编译时错误。

（仅供参考，C++ 中的规则要复杂得多；如果您需要了解这一点，请提出一个新问题。）

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