使用以前未定义的宏时没有编译器错误答案

【问题标题】：No compiler error when macros that weren't previously defined are used使用以前未定义的宏时没有编译器错误
【发布时间】：2015-09-23 11:31:45
【问题描述】：

我想问你为什么在下面的代码中编译器没有报错？这是 flash.h 文件：

#ifndef _FLASH_H_
#define _FLASH_H_
#define BANK_A    0
#define BANK_B    1
#define BANK_C    3
#define FLASH_IS_BUSY         (FCTL3 & BUSY)//FCTL3 and BUSY are defined in msp430f5438a.
#endif

这是 main.c 文件：

#include "flash.h"
#include <msp430f5438a.h>
void main(void)
{
   while(1)
   {
      ;
   }
}

问题是我不明白编译器如何在这一行没有给出错误：

#define FLASH_IS_BUSY         (FCTL3 & BUSY)

由于没有办法（根据我的掌握）编译器知道 FCTL3 和 BUSY 是什么意思。这两个宏在 msp430f5438a.h 中定义如下：

#define FCTL3  (*((unsigned char*)0x0144u))
#define BUSY   0x01

但 flash.h 包含在 msp430f5438a.h 之前编译器如何解析这些符号：FCTL3 和 BUSY？

【问题讨论】：

宏在解析时间/之前被替换。所以理论上编译器看不到FCTL3和BUSY
编译器不能警告所有（甚至大多数）可能的错误。阅读Rice's theorem和Halting problem

标签： c compiler-errors macros preprocessor-directive

【解决方案1】：

这里需要注意的是，#defines 在预处理阶段用作文本替换，它们与变量声明或定义不同。

在您的头文件中，您只定义了FLASH_IS_BUSY MACRO，但在您的代码中，您没有使用它。甚至，如果您使用过它，在 main() 之前，标头 #include <msp430f5438a.h> 就在那里，这使得 FCTL3 和 BUSY 的定义可用于您的代码（如果使用）。

TL;DR 头文件中的FLASH_IS_BUSY 宏定义不需要已经定义FCTL3 和BUSY。例如，您可以使用 -D 选项和 gcc 提供这些 MACRO 值，它们根本不需要出现在代码中。

也就是说，main() 的推荐签名是int main(void)

【讨论】：

msp430 是一个微控制器，所以int main (void) 很可能是不正确和坏的。
@Lundin 嗯？ int main(void) 是标准 C 所需的签名之一。微控制器没有命令行，所以 int main(void) 最有意义，另一种选择是 int main(int, char**)。
@Lundin 先生，为我辩护，我想提出两点。 1）问题没有用msp430或类似的标签，而只有C和2）有问题的case与它没有直接关系，所以标签也不是必需的，最后一行只是针对 C 标准的建议。就这样。希望我没有被误解。 :-)
好的，有人愿意通过分享一些关于否决票的原因来帮助我吗？
@Potatoswatter 独立实现具有完全实现定义的签名，请参阅 5.1.2.1。

【解决方案2】：

仅限于您问题的特定主题（预处理器替换），如下：

#define FLASH_IS_BUSY (FCTL3 & BUSY)

您没有以任何方式使用FCTL3 和BUSY。您只是在指示编译器执行文本替换。它不需要知道任何关于它们的信息。

但是，当您像这样在代码中使用它时：

int flags = FLASH_IS_BUSY;

它将执行第一次替换：

int flags = (FCTL3 & BUSY);

替换循环将继续进行，直到有东西要替换（或达到硬阈值）。如果您忘记包含msp430f5438a.h，那么上面的代码将不会简单地编译（因为FCTL3 和BUSY 是未知的），但是如果您包含正确的头文件（无论顺序如何：msp430f5438a.h first 或@987654335 @ first）它们将被预处理器替换为实际值，您将拥有正确的代码：

int flags = ((*((unsigned char*)0x0144u)) & 0x01);

现在预处理器已完成，编译器（启用优化时）将（可能！！！）直接将 flags 替换为文字值。

注意事项：

您的main() 签名是非标准的。它应该（对于托管环境）是int main(void) 或int main(int argc, char* argv[])。另见What is the proper declaration of main?。请注意，如果您的编译器允许void main(void) 签名，则它不是错误，而是只是非标准。然而，Lunding 强调，在独立环境中main() 函数，根据 C 标准，签名是完全由实现定义的。请参阅他的启发性帖子：Why is the type of the main function in C and C++ left to the user to define?
我知道while(1) 只是说明性的（它不是您的真实代码），但它可能是早期C 规范中的UB。我不会在这里重复这个（长）讨论然后请参考Are compilers allowed to eliminate infinite loops?以进行进一步的研究。
u 后缀不是必需的，在 C 中整数文字总是非负数，然后 u 只是多余的。但是，某些特定指南可能要求（例如在关键系统中，请参阅MISRA），以明确（向读者）表明常量应为非负整数。李>
您的空循环可能会被简单地优化掉。编译器可以不为; 生成任何代码。 Various workarounds exists 如果你想让它便携。

【讨论】：

能否请您详细说明一下 while(1) 问题（在 C99 之前的标准规范方面）？至于为什么会被认为是UB？
msp430 是一个微控制器，所以int main (void) 很可能是不正确和错误的。由于它是一个独立的系统，void main (void) 很好，并且 100% 符合标准。
@Lundin 我没有写它是错误或者它是一个错误，我写的是"...签名是非标准的。”。我强调非标准，几乎每个编译器都允许 void main(void) 但它是一个编译器扩展，而不是标准所说的。但是，如果您从微控制器中的 main() 返回会发生什么是绝对未定义的。跳回去？执行垃圾？悬挂？如果你有一个明确的返回值，你（至少）可以避免简单的错误（例如，从另一个函数复制和粘贴代码）并且你的程序正确。
@Lundin Hosted vs. freestanding 对main的签名没有影响。
@Potatoswatter 在嵌入式系统上，或者实际上在任何程序中，总是在调用 main() 之前执行代码。嵌入式系统的不同之处在于程序永远不会终止。因此，如果您从重置向量中调用 int main()，那么调用约定将指示您在堆栈上为无用的 int 分配空间，这只是在具有内存约束的系统上浪费了内存。

【解决方案3】：

你还没有使用FLASH_IS_BUSY，所以预处理器不会替换不正确的语法。

顺便说一句，在旧的 C 标准（和新的 C++ 标准）中编写 while(1); 时要小心，因为您的程序的行为是未定义的。

见Is while(1); undefined behavior in C?

【讨论】：

先生，无限循环如何调用 UB？无用部分我理解，但是UB是怎么回事？
这是一个众所周知的技术。如果循环体中有 printf 或类似的东西，那么一切都会好起来的。
对不起，先生，我还是没找到您。也许您可以指向一些链接，我可以在其中阅读更多相关信息（如果不是问太多的话）？提前致谢。 :-)
你是对的。请参阅链接的问题。仅从 C11 开始，not C++11 仍未定义。
@Lundin 永远旋转而不是返回的函数不是 C 抽象机的“结果”，而且从来都不是。尝试先研究。这个网站非常适合研究，那里有一个链接。