我们可以有递归宏吗？

Question

我想知道我们是否可以在 C/C++ 中使用递归宏？如果是，请提供示例。

第二件事：为什么我不能执行下面的代码？我在做什么错误？是因为递归宏吗？

 # define pr(n) ((n==1)? 1 : pr(n-1))
void main ()
{
    int a=5;
    cout<<"result: "<< pr(5) <<endl;
    getch();
}

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Answer 1

您的编译器可能提供了仅预处理而不实际编译的选项。如果您试图在宏中查找问题，这很有用。例如使用 g++ -E ：

 > g++ -E recursiveMacro.c

# 1 "recursiveMacro.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<command line>"
# 1 "recursiveMacro.c"

void main ()
{
    int a=5;
    cout<<"result: "<< ((5==1)? 1 : pr(5 -1)) <<endl;
    getch();
}

如您所见，它不是递归的。 pr(x) 在预处理过程中只替换一次。要记住的重要一点是，预处理器所做的只是盲目地用另一个文本字符串替换一个文本字符串，它实际上并不评估像 (x == 1) 这样的表达式。

您的代码无法编译的原因是 pr(5 -1) 没有被预处理器替换，因此它最终在源代码中作为对未定义函数的调用。

原文由 verdesmarald 发布，翻译遵循 CC BY-SA 3.0 许可协议

Answer 2

宏不会直接递归扩展，但有一些变通方法。当预处理器扫描并展开 pr(5) ：

 pr(5)
^

它创建了一个禁用上下文，因此当它再次看到 pr 时：

 ((5==1)? 1 : pr(5-1))
             ^

无论我们尝试什么，它都会变成蓝色，并且无法再扩展。但是我们可以通过使用延迟表达式和一些间接来防止我们的宏变成蓝色：

 # define EMPTY(...)
# define DEFER(...) __VA_ARGS__ EMPTY()
# define OBSTRUCT(...) __VA_ARGS__ DEFER(EMPTY)()
# define EXPAND(...) __VA_ARGS__

# define pr_id() pr
# define pr(n) ((n==1)? 1 : DEFER(pr_id)()(n-1))

所以现在它会像这样扩展：

 pr(5) // Expands to ((5==1)? 1 : pr_id ()(5 -1))

这是完美的，因为 pr 从未被漆成蓝色。我们只需要应用另一个扫描以使其进一步扩展：

 EXPAND(pr(5)) // Expands to ((5==1)? 1 : ((5 -1==1)? 1 : pr_id ()(5 -1 -1)))

我们可以应用两次扫描以使其进一步扩展：

 EXPAND(EXPAND(pr(5))) // Expands to ((5==1)? 1 : ((5 -1==1)? 1 : ((5 -1 -1==1)? 1 : pr_id ()(5 -1 -1 -1))))

但是，由于没有终止条件，我们永远无法应用足够的扫描。我不确定您想要完成什么，但如果您对如何创建递归宏感到好奇，这里有一个如何创建递归重复宏的示例。

首先是应用大量扫描的宏：

 #define EVAL(...)  EVAL1(EVAL1(EVAL1(__VA_ARGS__)))
#define EVAL1(...) EVAL2(EVAL2(EVAL2(__VA_ARGS__)))
#define EVAL2(...) EVAL3(EVAL3(EVAL3(__VA_ARGS__)))
#define EVAL3(...) EVAL4(EVAL4(EVAL4(__VA_ARGS__)))
#define EVAL4(...) EVAL5(EVAL5(EVAL5(__VA_ARGS__)))
#define EVAL5(...) __VA_ARGS__

接下来，一个对模式匹配有用的 concat 宏：

 #define CAT(a, ...) PRIMITIVE_CAT(a, __VA_ARGS__)
#define PRIMITIVE_CAT(a, ...) a ## __VA_ARGS__

递增和递减计数器：

 #define INC(x) PRIMITIVE_CAT(INC_, x)
#define INC_0 1
#define INC_1 2
#define INC_2 3
#define INC_3 4
#define INC_4 5
#define INC_5 6
#define INC_6 7
#define INC_7 8
#define INC_8 9
#define INC_9 9

#define DEC(x) PRIMITIVE_CAT(DEC_, x)
#define DEC_0 0
#define DEC_1 0
#define DEC_2 1
#define DEC_3 2
#define DEC_4 3
#define DEC_5 4
#define DEC_6 5
#define DEC_7 6
#define DEC_8 7
#define DEC_9 8

一些对条件有用的宏：

 #define CHECK_N(x, n, ...) n
#define CHECK(...) CHECK_N(__VA_ARGS__, 0,)

#define NOT(x) CHECK(PRIMITIVE_CAT(NOT_, x))
#define NOT_0 ~, 1,

#define COMPL(b) PRIMITIVE_CAT(COMPL_, b)
#define COMPL_0 1
#define COMPL_1 0

#define BOOL(x) COMPL(NOT(x))

#define IIF(c) PRIMITIVE_CAT(IIF_, c)
#define IIF_0(t, ...) __VA_ARGS__
#define IIF_1(t, ...) t

#define IF(c) IIF(BOOL(c))

#define EAT(...)
#define EXPAND(...) __VA_ARGS__
#define WHEN(c) IF(c)(EXPAND, EAT)

把它们放在一起，我们可以创建一个重复宏：

 #define REPEAT(count, macro, ...) \
    WHEN(count) \
    ( \
        OBSTRUCT(REPEAT_INDIRECT) () \
        ( \
            DEC(count), macro, __VA_ARGS__ \
        ) \
        OBSTRUCT(macro) \
        ( \
            DEC(count), __VA_ARGS__ \
        ) \
    )
#define REPEAT_INDIRECT() REPEAT

//An example of using this macro
#define M(i, _) i
EVAL(REPEAT(8, M, ~)) // 0 1 2 3 4 5 6 7

所以，是的，通过一些解决方法，您可以在 C/C++ 中使用递归宏。

原文由 Paul Fultz II 发布，翻译遵循 CC BY-SA 3.0 许可协议