C - 为结构数组创建初始化宏

Question

我想用一个宏来做这个：

typedef struct _TIMER_llist {
    struct _TIMER_llist *next;
    uint32_t time;
    const int id;
} TIMER_llist;

TIMER_llist _timer_llists[] =
{
    { .id = 1, .next = &_timer_llists[1] },
    { .id = 2, .next = &_timer_llists[2] },
    { .id = 3, .next = &_timer_llists[3] },
    { .id = 4, .next = &_timer_llists[4] },
    { .id = 5, .next = &_timer_llists[5] },
    { .id = 6, .next = &_timer_llists[6] },
    { .id = 7, .next = &_timer_llists[7] },
    { .id = 8, .next = &_timer_llists[8] },
    { .id = 9, .next = &_timer_llists[9] },
    { .id = 10, .next = &_timer_llists[10] },
    { .id = 11, .next = &_timer_llists[11] },
    { .id = 12, .next = &_timer_llists[12] },
    { .id = 13, .next = 0 } };

//This won't work, because const .id
TIMER_llist _timer_llists[1];
void init() {
    _timer_llists[0].id = 1;
    _timer_llists[0].next = 0;
}

我不想为每个缓冲区条目写一行，而是使用一个

#define NUMBER_ENTRIES 13  

因为这真的很不方便，如果我想做 64 个左右的条目...

不幸的是，我对 C 预处理器没有任何经验，所以我很好奇：

1. 有更好的非宏解决方案
2. gcc 有一个简单的方法来完成这个宏操作

此外，更多的是理论上的方面，是执行速度。 AfaIk 第一篇文章中的示例只是一个 memcpy(.data[?], _timer_llists, sizeof(_timer_llists))，而编程方法至少需要一个计数器，可能是最后一种情况的 if 语句，以及一个函数开销（好的，也许是内联的）。另一方面，这将节省 .data 中的空间。

在这种特殊情况下，我使用的是 gcc-avr，但这个问题反复出现在我的脑海中，我希望有一个通用的方法。

Answer 1

如果您使用 boost 预处理器（请参阅 n.m. 的评论），您可以简单地这样做：

#include <boost/preprocessor/enum.hpp>
#include <boost/preprocessor/arithmetic/inc.hpp>
#include <boost/preprocessor/arithmetic/dec.hpp>

#define TIMER_ENTRY(_, n, data) \
   { .id = BOOST_PP_INC(n), .next = &data[BOOST_PP_INC(n)] }
#define DECL_TIMER_LLIST(NAME_, COUNT_) \
   TIMER_llist NAME_[] = \
   { \
      BOOST_PP_ENUM(BOOST_PP_DEC(COUNT_), TIMER_ENTRY, NAME_) \
      , { .id = COUNT_, .next = 0 } \
   }

BOOST_PP_ENUM 几乎是您需要的一切。

BOOST_PP_INC 和 BOOST_PP_DEC 补充了特殊的开始情况（从1 开始计数而不是默认的0）/结束情况（计数到n-1 然后添加不同的行）。

Here's a "live" sample.

（仅供参考，除非您在时间胶囊中找到的硬件上进行编程，否则在比较方法时我什至不会考虑编程替代方案的开销）。

Answer 2

如果您确实需要进行初始化而不是以编程方式进行初始化，那么您可以使用宏做的最好的事情是这样的：

#define TIMERINIT(a)      {.id = a, .next = &_timer_llists[a] },
#define END_TIMERINIT(a)  {.id = a, .next = 0 },

TIMER_llist _timer_llists[] =
{
  TIMERINIT(1)
  TIMERINIT(2)
  TIMERINIT(3)
  TIMERINIT(4)
  ...
  TIMERINIT(12)
  END_TIMERINIT(13)
};

它并不完美，但仍然比手写所有内容要好。

---

现在是程序化解决方案（这是 IMO 最简单、最灵活的解决方案）：

#define NUMBER_ENTRIES 13
TIMER_llist _timer_llists[NUMBER_ENTRIES];

int main()
{
  for (int i = 0; i < NUMBER_ENTRIES; i++)
  {
    _timer_llists[i].id = i + 1;
    _timer_llists[i].next = &_timer_llists[i + 1];
  }
  ...
}

对于大于大约 8 的NUMBER_ENTRIES，使用此解决方案生成的代码很可能会更短。

---

另一种方法是编写一个特殊的程序，通过将初始化表写入 .h 文件并将该 .h 文件包含到您的 .c 文件中来生成初始化表。然后，您的构建过程应在编译之前调用该特殊程序。

Answer 3

您可以使用“X 宏”。它不一定是对所有内容的硬编码的改进，但它看起来像这样：

#define TIMER_INIT_LIST \
  X(1)   \
  X(2)   \
  X(3)   \
  X(4)   \
  X(5)   \
  X(6)   \
  X(7)   \
  X(8)   \
  X(9)   \
  X(10)  \
  X(11)  \
  X(12)  \
  X(13)  \

int main()
{
  TIMER_llist _timer_llists[] =
  {
    #define X(n) [n-1] = {.id = n, .next = &_timer_llists[n] },
      TIMER_INIT_LIST
    #undef X
  };

  return 0;
} 

同时，我改进了代码，使用了数组索引指定的初始化器，以确保即使 X 宏列表被修改或未排序，数据的完整性。

宏扩展成这样：

[0] = {.id = 1, .next = .next = &_timer_llists[1] },
[1] = {.id = 2, .next = .next = &_timer_llists[2] },
...