背景

最近接到一个需求，要实现一个脚本，能提取.h文件里定义的所有全局变量的值，这些全局变量都是结构体变量，名字是结构体类型名加场景后缀——每个.h对应的场景都是唯一的，所以.h内所有变量名的后缀一致。

我的解决方案

我想到的解决方案是，写一个打桩的.c文件，里面实现一个accessor函数，根据参数结构体名和场景名返回对应的变量值。结构体名种类固定，可以写死，但场景名无限多，必须动态传入，于是想到使用gcc的-D选项。该选项可以实现#define语句的效果，即定义一个宏，场景就可以通过宏展开来传递了，示例代码如下：

int luma_cinema = 3;
int luma_theater = 4;

#define PASTE(param_name, scene_name) param_name ## _ ## scene_name

int main() {
    //return luma_##SCENE; //符号拼接只能在#define语句内出现！
    return PASTE(luma, SCENE);
}

脚本通过如下命令行传递场景名：

gcc -DSCENE=cinema test_sharp.c

我的方案失败了

上面的代码编译不过：

test_sharp.c: In function ‘main’:
test_sharp.c:8:18: error: ‘luma_SCENE’ undeclared (first use in this function); did you mean ‘SCENE’?
     return PASTE(luma, SCENE);
                  ^
test_sharp.c:4:39: note: in definition of macro ‘PASTE’
 #define PASTE(param_name, scene_name) param_name ## _ ## scene_name
                                       ^~~~~~~~~~
test_sharp.c:8:18: note: each undeclared identifier is reported only once for each function it appears in
     return PASTE(luma, SCENE);
                  ^
test_sharp.c:4:39: note: in definition of macro ‘PASTE’
 #define PASTE(param_name, scene_name) param_name ## _ ## scene_name
                                       ^~~~~~~~~~

分析

查看cpp命令（C preprocessor）的输出

查看cpp的输出

cpp -DSCENE=cinema test_sharp.c

发现只执行了符号拼接，没有执行宏展开：

# 1 "test_sharp.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<command-line>"
# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4
# 1 "<command-line>" 2
# 1 "test_sharp.c"
int luma_cinema = 3;
int luma_theater = 4;



int main() {

    return luma_SCENE;
}

自己的理解

当展开PASTE宏时，cpp只会执行一次展开，即宏函数的展开，不会再对宏函数的参数进行展开了。

要想先展开宏定义，再展开宏拼接，需要两次展开，怎么实现两次展开呢？

查看cpp的官方文档

查看官方文档，发现这行话：

看样子就是定义2个宏函数，类似于二级指针的意思。

解决问题

修改我的原始代码：

int luma_cinema = 3;
int luma_theater = 4;

#define _PASTE(param_name, scene_name) param_name ## _ ## scene_name
#define PASTE(param_name, scene_name) _PASTE(param_name, scene_name)

int main() {
    //return luma_##SCENE;
    return PASTE(luma, SCENE);
}

这次gcc编译通过，运行效果：

$ gcc -DSCENE=cinema test_sharp.c
$ ./a.out
$ echo $?
3

a.out程序退出时返回3，说明符合代码预期。

查看cpp的输出，也符合预期：

# 1 "test_sharp.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<command-line>"
# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4
# 1 "<command-line>" 2
# 1 "test_sharp.c"
int luma_cinema = 3;
int luma_theater = 4;




int main() {

    return luma_cinema;
}

后记

昨天这个问题逼得我无奈使用sed动态替换打桩.c里的场景名，非常笨拙，并熬夜看了一部分GNU m4的资料。没想到预处理器本身就支持，以后有时间要好好研究预处理器。