可变参数宏包装器，扩展为使用与参数数量相对应的字符格式化字符串答案

【问题标题】：Variadic macro wrapper that expands to format string with characters corresponding to number of arguments可变参数宏包装器，扩展为使用与参数数量相对应的字符格式化字符串
【发布时间】：2020-07-12 14:16:01
【问题描述】：

问题

我正在寻找一个可变参数 C 预处理器宏，它将其参数和相应的格式字符串传递给一个函数，根据参数的数量重复一个字符。例如，我想要一个宏 FOO，它的扩展如下（或等效的 C 代码）：

FOO(1) → bar("d",1)
FOO(1,2) → bar("dd",1,2),
FOO(1,2,3) → bar("ddd",1,2,3)
奖励：FOO() → bar("")

虽然我可以将C preprocessor macro for returning a string repeated a certain number of times 和C++ preprocessor __VA_ARGS__ number of arguments（或类似问题）的解决方案结合起来，或者使用variadic macros，但它们有几个缺点，例如：

需要特殊库，例如 Boost（这对我来说是个问题），
依赖于编译器，
仅在运行时工作，
极其复杂。

我希望，当这些问题不被分开考虑时，会出现一些更好的解决方案。

背景

我想在自动生成的代码中回调 Python 的 C 扩展中的 Python 函数。因此，例如，我需要将foo(1,2,3) 扩展为：

PyObject_CallObject( callback_foo, Py_Build_Value("(Oddd)",Y,1,2,3) )

我知道foo 的所有参数都是双精度数，但我不知道它们的数量。（上面的例子有些简化。我知道它缺少一些Py_DECREFs。）

【问题讨论】：

我认为没有任何可能避免“极其复杂”，特别是因为您无法依赖第三方包提供的宏堆栈（这只会 move 复杂性，无论如何，不会消除它）。 C 的宏处理器本身并非设计为一种编程语言，您提出的行为至少涉及两个难以处理的不同领域。为什么您的代码生成器不能自己处理生成完整的函数调用？
这很简单，只需在参数数量上重载宏...让重载返回 "d" "dd" "ddd" 等。
这能回答你的问题吗？ Overloading Macro on Number of Arguments
@KamilCuk：还不错，但还是有一些协同效应。我根据他们发布了一个答案。
@JohnBollinger：为什么您的代码生成器不能自己处理生成完整的函数调用？ – 理论上可以，但由于原因，这将是一个很大的麻烦远远超出了这个问题的范围。

标签： c c-preprocessor python-c-api variadic-macros

【解决方案1】：

使用 100% 标准 C，您可以这样做：

#define COUNT_ARGS(...) (sizeof((int[]){__VA_ARGS__}) / sizeof(int))
#define STRTABLE (const char*[]){ "", "d", "dd", "ddd", "ddddd" } // and so on
#define FOO(...) bar(STRTABLE[COUNT_ARGS(__VA_ARGS__)], __VA_ARGS__)

在此示例中，STRTABLE 是一个复合文字查找表，其中包含一堆字符串文字作为初始值设定项列表。通过计算宏参数的数量并专门使用该数组索引，只使用与传递给宏的参数数量相对应的初始值设定项。

完整示例：

#include <stdio.h>

#define COUNT_ARGS(...) (sizeof((int[]){__VA_ARGS__}) / sizeof(int))
#define STRTABLE (const char*[]){ "", "d", "dd", "ddd", "ddddd" } // and so on
#define FOO(...) bar(STRTABLE[COUNT_ARGS(__VA_ARGS__)], __VA_ARGS__)

void bar(const char* fmt, ...)
{
  puts(fmt);
}

int main (void)
{
  FOO(1);
  FOO(1,2);
  FOO(1,2,3);
}

【讨论】：

你知道这个优化编译器会在编译时评估哪些部分吗？
@Wrzlprmft 几乎所有内容，这就是重点：godbolt.org/z/LGhFSd。该代码仅产生使用的 3 个字符串，每个字符串的地址都传递给每个函数调用的函数。

【解决方案2】：

到目前为止，我能想到的最好的方法是采用 this answer 并简化它：

# define EXPAND(x) x

# define FORMATSTRING(...) EXPAND(ELEVENTHARG1(__VA_ARGS__ __VA_OPT__(,) RSEQ()))
# define ELEVENTHARG1(...) EXPAND(ELEVENTHARG2(__VA_ARGS__))
# define ELEVENTHARG2(_1,_2,_3,_4,_5,_6,_7,_8,_9,_10,N,...) N
# define RSEQ() "dddddddddd","ddddddddd","dddddddd", \
    "ddddddd","dddddd","ddddd","dddd","ddd","dd","d",""

# define FOO(...) bar( FORMATSTRING(__VA_ARGS__) __VA_OPT__(,) __VA_ARGS__ )

FOO()      // expands to: bar( "" )
FOO(1)     // expands to: bar( "d" , 1 )
FOO(1,2,3) // expands to: bar( "ddd" , 1,2,3 )

这适用于 GCC 和 Clang（使用 -std=c++2a）以及最多十个参数（但可以扩展）。

最大的兼容性问题是__VA_OPT__(,) 的两个实例，它们仅用于处理零参数的情况。否则，可以将它们替换为简单的,。

【讨论】：

【解决方案3】：

只有 2 个宏：

#define GET_MACRO(_0,_1,_2,_3,_4,NAME,...) NAME
#define FOO(...) bar(GET_MACRO(0,##__VA_ARGS__,"dddd","ddd","dd","d",""), ##__VA_ARGS__)

【讨论】：

但是，##__VA_ARGS__ 不是有效的标准 C。