前言

对于嵌入式物联网技术来说，TCP/IP 协议几乎是不能绕过的，常见socket、tcp、udp、mqtt、coap、modbus-tcp、mdns、广播、组播等等，均是基于TCP/IP协议实现，无处不在。而目前在嵌入式领域，使用最多的TCP/IP协议栈就是LwIp，所以本系列尝试着从LwIP的详细分析，来入门学习TCP/IP协议。
在LwIP中，使用了很多高级的C语言用法，如果不了解这些高级用法，我们很难清楚的了解其实现原理，我们先从宏定义的高级用法来入手，因为在LwIP中的枚举定义、内存分配、协议配置等等，均通过宏定义协助实现。

函数宏

函数宏，也叫类函数宏，其宏定义有相关的模板，一般是类似函数的形式，通过( ) 括号内增加参数来表示，需要特别说明的是，函数宏中的参数就是简单的替换。我们先看几个实例：

示例1

#include <stdio.h>

#define max(a, b)   ((a > b) ? (a) : (b))

#define func(a, b)  a + b

int main(void)
{
    int a, b;

    a = 2;
    b = 3;

    printf("max:%d\n", max(3, 2));

    printf("func * 3 = %d\n", func(2, 3) * 3);

    return 0;
}

运行结果：

max:3
func * 3 = 11

注意： 从上述计算结果可知，宏定义就是替换，所以 func 3 结果是11，即 2 + 33 = 11，而不是我们（2 + 3）* 3，如果想要这样的效果，则需要添加(), 即，我们在使用函数宏时，不要吝啬( ) 括号的使用。

‘##’ 拼接宏

## 宏是将两边的参数拼接成1个参数，## 两边可以有空格，
示例：

#define t(x,y,z) x ## y ## z
int j[] = { t(1,2,3), t(,4,5), t(6,,7), t(8,9,),
t(10,,), t(,11,), t(,,12), t(,,) };

经过预编译后，结果如下：

int j[] = {123, 45, 67, 89,
			10, 11, 12,  };

在lwip中，为了实现可配置，比如我们只使用UDP、TCP，通过宏配置就能够实现，比如下面的代码：

typedef enum {
#define LWIP_MEMPOOL(name,num,size,desc)  MEMP_##name,
#include "lwip/priv/memp_std.h"
  MEMP_MAX
} memp_t;

这里面有3种宏用法，分别是：
（1）函数宏，LWIP_MEMPOOL(name,num,size,desc)，编译器在预编译时，将LWIP_MEMPOOL(name,num,size,desc) 替换为MEMP_##name，其中name为参数。
（2）## 拼接宏，编译器在预编译时，将MEMP和参数name 拼接成1个新的宏。
（3） #include xxxx, include 引用，编译器在编译时，会将lwip/priv/memp_std.h 的内容拷贝到当前位置.
所以，经过预编译，会将memp_std.h 拷贝到当前枚举定义位置，然后将其中的LWIP_MEMPOOL 函数替换为 MMEP_name，最终如下所示：

typedef enum { 
/* #line 1 "..\\..\\Middlewares\\lwip\\src\\include\\lwip/priv/memp_std.h" */
MEMP_UDP_PCB,
MEMP_TCP_PCB, MEMP_TCP_PCB_LISTEN, MEMP_TCP_SEG,
MEMP_REASSDATA,
MEMP_FRAG_PBUF,
/* #line 92 "..\\..\\Middlewares\\lwip\\src\\include\\lwip/priv/memp_std.h" */
MEMP_SYS_TIMEOUT,
/* #line 111 "..\\..\\Middlewares\\lwip\\src\\include\\lwip/priv/memp_std.h"  */
MEMP_PBUF, MEMP_PBUF_POOL,
/* #line 55 "..\\..\\Middlewares\\lwip\\src\\include\\lwip/memp.h"  */
MEMP_MAX 
} memp_t;

这样就实现了，通过宏定义，实现了自动变化宏定义枚举定义。

通过Keil输出预编译文件，辅助读lwip源码

在lwip中，有很多地方都会上面提到的宏方法来定义变量、函数。我们在开始看代码的时候，会觉得懵逼，如果上来就陷到解析代码中，效率会非常低，所以我们可以通过借助IDE输出预编译文件来查看宏替换后的文件结果。以Keil为例，通过设置：
Options for Target / List / C Preprocessor Listing 即可将预编译结果输出到指定目录，如下图所示：
在这里插入图片描述
输出文件格式为.i*, 我们可以直接使用文本编辑器查看。