宏扩展中 OpenMP Pragma 的错误替换

Question

当 OpenMP pragma 用作宏参数的一部分时，它会被错误地替换。 在这段代码中：

#define make_body( ... ) { __VA_ARGS__ }
extern foo( int );
int main(){
  make_body(
    #pragma omp parallel for
    for( int i = 0; i < 10; i += 1 ){
      foo( i );
    }
  )
}

我希望它会扩展到：

extern foo( int )
int main(){
  {
    #pragma omp parallel for
    for( int i = 0; i < 10; i += 1 ){
      foo( i );
    }
  }
}

但是，（根据 gcc -E）它被扩展为：

extern foo( int );
int main(){
#pragma omp parallel for
  { 
    for( int i = 0; i < 10; i += 1 ){ 
      foo( i ); 
    } 
  }
}

这是正确的行为吗？ 如何获得预期的行为，最好不更改宏的参数？ 所有的编译指示都会发生这种情况吗？ 这是可变参数宏的效果吗？ 其他编译器是否执行相同的替换？

使用 gcc (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.10) 5.4.0 20160609

Answer 1

这是正确的行为吗？

最准确的说法是不是不正确的行为。该标准对宏参数有这样的说法：

如果参数列表中存在预处理标记序列，否则它们将充当预处理指令，则行为未定义。

您已经执行了该案例，并因此获得了未定义的行为。

所有编译指示都会发生这种情况吗？这是可变参数宏的效果吗？其他编译器是否执行相同的替换？

该行为是未定义的，因此它可能会在符合标准的实现之间有所不同，甚至在相同的实现中，无论出于何种原因或没有。我猜 GCC 在这方面是相对一致的，但你绝不应该依赖它。它与可变参数所涉及的宏没有特别关联。

如何获得预期的行为，最好不更改宏的参数？

受 GCC 5 支持的 C11 具有针对发出编译指示的宏的特定情况的解决方案：the _Pragma operator。它更常用于文字宏替换文本，因此您可以拥有一个表示编译指示的宏，但它也应该在宏参数中工作。但是，您必须稍微更改宏参数：

  make_body(
    _Pragma("omp parallel for")
    for( int i = 0; i < 10; i += 1 ){
      foo( i );
    }
  )

Answer 2

您不能将任何预处理指令放在类似函数的宏的参数中。 （C116.10.3p11，最后一句。）

在这种情况下，你应该可以写_Pragma("omp parallel for")，得到你想要的效果。实验表明，这对 clang 和 gcc（分别为版本 7 和 8）都可以正常工作，但仅当您在命令行上指定 -fopenmp。是的，即使使用-E。

Answer 3

替代解决方案修复了我们在实际代码中看到的一个案例，该案例非常大，需要在此处重新创建（并不是说我们完全确定它为什么会发生）。 -fopenmp也是必须的。

#define EMPTY()
#define DELAY(x) x EMPTY()
#define STRINGIZE(x) STRINGIZE_NO_PREPROCESS(x)
#define STRINGIZE_NO_PREPROCESS(x) #x

#define PRAGMA(x) _Pragma( STRINGIZE(x) )
#define DELAYED_PRAGMA_assist(x) PRAGMA(x)
#define DELAYED_PRAGMA DELAY(DELAYED_PRAGMA_assist)

#define PRAGMA_IN_MACRO_ARG(x) DELAYED_PRAGMA(x)
#define PRAGMA_IN_MACRO_BODY(x) PRAGMA(x)

PRAGMA_IN_MACRO_ARG 可用于在将代码作为参数传递给另一个宏时正确放置 pragma 例如：

#define WRAP( body ) { body }

#define loop( i, N, body )\
if( N > 0 ) \
WRAP( \
  PRAGMA_IN_MACRO_ARG(omp parallel for private(i)) \
  for( i = 0; i < N; ++i ){ \
      body \
  } \
)

loop( i, 10, printf("%d\n", i); )

PRAGMA_IN_MACRO_BODY 可用于在代码只是宏主体的一部分时正确放置编译指示，而不是作为另一个宏的输入 例如：

#define loop( i, N, body )\
if( N > 0 ) \
{\
  PRAGMA_IN_MACRO_BODY(omp parallel for private(i)) \
  for( i = 0; i < N; ++i ){ \
      body \
  } \
}

loop( i, 10, printf("%d\n", i); )