C 中的循环#defines

Question

请注意——我没有编写此代码，我只是想维护/改进它。

我的一个头文件包含这些行：

/* macros to seed the random number generator */
/* This is needed on Windows which throws an error due to 'random' 
not being defined on MingW.  I'll clean it up later. */
#define srandom srand
#define random rand

/* New random seed function. */
#define srand srandom
#define rand random

#define rnd(x)  ((int)(rand() % (x)) + 1)
#define rund(x) ((int)(rand() % (x)))

此外，我有所有四个函数的手册页 rand、srand、random、srandom，所以我假设这些都是有效的 C 函数.

你能帮我理解/弄清楚当我调用 rnd(10) 时会发生什么吗？这是未定义的行为吗？一个定义 "override" 是否以某种方式定义另一个？

（我问是因为我觉得我在实际程序中得到了很多低数字，即使我的测试程序似乎工作正常并且随机分布。）

请注意，我几乎可以肯定，我看到的 "lot of low numbers" 可能是运算符优先级和括号中的错误，导致长布尔值始终计算为 "true"。

Answer 1

看起来第一个预处理器将更新源代码并将 srand 替换为 srandom 然后它将再次更新源代码并将 srandom 替换为 srand。我用 cpp 检查过，看起来没问题。程序也有效。我正在重新考虑 srand 宏，因为 stdlib.h 中有一个函数具有相同的名称，但没有发生任何不好的事情。

Answer 2

您的编译器有一个神奇的选项 -E 来查看扩展。

https://godbolt.org/z/_PIvet

int foo(int x)
{
    return rand(x);
}

int foo(int x)
{
    return rnd(x);
}

扩展到

int foo(int x)
{
    return rand(x);
}

int foo(int x)
{
    return ((int)(rand() % (x)) + 1);
}

顺便说一句，IMO 最好改用内联函数。

Answer 3

递归预处理器宏的作用是well-defined：在扩展宏foo的定义时，如果再次找到名称foo，则保留它。因此，在您的情况下，rand 扩展为 random，后者扩展为 rand，不会进一步扩展。

从技术上讲，如果您的代码还包含 stdlib.h，则这些定义的行为是未定义的，因为如果您定义（或取消定义）名称也是标准库函数名称的宏，则行为是未定义的它由包含的 header 拉入。实际上，如果标准库 headers 只将这些名称定义为函数而不是宏，那么这些宏定义将不会有任何效果。如果他们将名称定义为宏，您将遇到编译错误。

函数 rand 和 srand 由核心 C 语言定义，只要您包含 stdlib.h 就可以使用（某些不提供完整 C 语言的嵌入式实现除外）图书馆）。 random和srandom是Unix/POSIX的加法，要使用它们需要在#include <stdlib.h>.

前定义一个符号如#define _XOPEN_SOURCE 500

我很困惑这些定义如何解决 MinGW 上的任何问题。如果 MinGW 根本没有定义 random，那么调用 random() 会被预处理器扩展为 random() 并且仍然会尝试调用未定义的函数。这看起来要么是一系列连续的 hack 导致了无害的遗留问题，要么是有人笨手笨脚地解决了一个问题，最终以不同的方式解决了它，但尽管它对解决方案没有贡献，但还是提交了那部分内容。

Answer 4

对于给定的展开，C 预处理器不会多次计算同一个宏展开。也就是一旦识别出来就会打破这个循环。因此，在您的情况下，将发生以下扩展：

rnd(10) // list of available macros: [srandom, random, srand, rand, rnd(x), rund(x)]

((int)(rand() % (10)) + 1) // list of available macros: [srandom, random, srand, rand, rund(x)]

((int)(random() % (10)) + 1) // list of available macros: [srandom, random, srand, rund(x)]

((int)(rand() % (10)) + 1) // list of available macros: [srandom, srand, rund(x)]

在最后一步，预处理器将找不到更多可用的扩展（rand 已经完成）并放弃。

不过，这与您看到的小数字多于大数字的原因无关。这可能与 RAND_MAX 的不同定义有关。在一个非常人为的例子中，如果 RAND_MAX = 10，那么 0 有 18% 的机会出现，而其他数字有 9% 的机会。不仅如此，典型的 rand 实现往往具有较低位的低熵。如果统一分布对您很重要，您可能需要查看标准库之外的内容。

Answer 5

在 blue paint algorithm 中，一个符号不会计算超过一次。 rand被random返回后被涂成蓝色，所以rand不会再扩展为random。

C 中的循环#defines

circular #defines in C

c

random

c-preprocessor