7-11 验证宏（verify）---PTA实验C++

news2025/1/11 14:44:38

一、题目描述

无需惊慌，C++缔造者Bjarne Stroustrup这句话说的CPP是C PreProcessor，即“C代码预处理器”。CPP根据#include #define #if #pragma等指令对文件进行处理。这种处理发生在编译之前，所以CPP叫“预处理器”。CPP完全是文本层面的处理，与C/C++语法无关。

C/C++的标准库提供了assert断言宏，用在程序中检查某些必须成立的条件，确保程序运行符合预期。assert(expr)的参数是一个表达式，如果表达式求值结果相当于false，那么断言失败。断言失败的后果在调试版程序中一般是报错然后中止程序。在定义NDEBUG宏、或VC的Release版时断言将被省略，因此断言的表达式不应进行业务处理。

时间有限，预处理指令我们只练习这一次，实现类似断言但总是启用、失败时不中止程序的验证宏verify。

代码框架如下：

#include <iostream>
using namespace std;

static void verify_failed(const char* file, int line, const char* expr){
  // TODO: 仿照样例格式，在验证失败时输出位置和表达式。
}

// 为使源码行号__LINE__准确，验证宏写在了一行中。也可用反斜线续行。
// 表达式最后特意没加分号，使用时就不至于漏写分号。
// #x用了“Stringize”功能，将x对应的表达式转成字符串。这功能必须用CPP，无法用C++实现。
#define verify(x) if(x){}else verify_failed(__FILE__, __LINE__, #x)

int main(){
  int m, n;
  cin >> m >> n;
  for(int i = 0, x; i < n; ++i){
    cin >> x;
    cout << x << endl;
    // TODO: 用#line预处理指令设置行号（整数）和源文件名称（字符串），以便下行报出预期的错误信息。
    verify(x < m);
  }
}

#line预处理指令用于设置源码行号和源文件名称。例如：

#line x 下一行代码中__LINE__宏将设为x。
#line x "name" 下一行代码中__LINE__宏值为x，__FILE__宏值为name。
请使用#line预处理指令和verify宏实现样例的要求。

输入规格

首先有两个非负整数：范围M、后续数据个数N。
随后有N个整数，依次读入并判断。

输出规格

对于读入的N个整数（用变量x表示），输出x的值并换行。
然后用verify验证x < m的表达式，如不成立则提示样例要求的信息。

样例输入

样例输出

1
5
verify failed at unknown.cpp:987654321: x < m
3

样例解释

m=5，n=3，随后有3项数据需要处理。
第1项：x=1，那么x < m成立。
第2项：x=5，那么x < m不成立，verify应报出期望的信息。
- 源文件名需要是"unknown.cpp"，行号987654321大得离谱，可以用#line设置。
第3项：x=3，那么x < m成立。
verify(x)宏在参数表达式为“否”时，输出源文件名、行号、表达式。
这题目的是练习宏定义，掌握断言的用法。verify作为排错工具可以用在今后的C++开发中。
- 验证宏适宜用在多次重复结果等效的表达式上，所谓的幂等性。
- 有副作用的表达式不宜用验证宏。反例：verify(++i < 10);
- 检查用户输入是否合理不适用断言和验证。

二、完整C++代码实现

#include <iostream>
using namespace std;

// 验证失败时输出位置和表达式
static void verify_failed(const char* file, int line, const char* expr){
    cout << "verify failed at " << file << ":" << line << ": " << expr << endl;
}

// 定义 verify 宏
#define verify(x) if(x){}else verify_failed(__FILE__, 987654321, #x)

int main(){
    int m, n, x;
    cin >> m >> n;
    for(int i = 0; i < n; ++i){
        cin >> x;
        cout << x << endl;
        // 使用 #line 预处理指令设置行号和源文件名称，以便输出预期的错误信息
        #line 13 "unknown.cpp"
        verify(x < m);
    }
    return 0;
}