C++预处理连接的示例详解

2023-03-13 11:03:58 示例 预处理 详解

前言

C++预处理连接（Preprocessor Concatenation）是一种宏定义技巧，用于将两个或多个符号（如变量、字符串等）连接成一个符号。这种技巧可以帮助程序员编写更加灵活和可维护的代码，尤其是在宏定义中使用较为常见。

预处理连接使用“##”操作符来连接两个符号，例如：

#define CONCAT(x, y) x ## y

int main() {
  int ab = 10;
  int abc = CONCAT(a, b) + 20; // 等价于 int abc = ab + 20;
  return 0;
}

在上面的例子中，我们定义了一个宏CONCAT，它将两个参数连接起来，并返回连接后的结果。在main函数中，我们定义了一个名为ab的整型变量，然后使用CONCAT宏将其与字符a连接起来，并将其赋值给整型变量abc。在执行CONCAT宏之后，abc的值为ab + 20，即30。

需要注意的是，在使用预处理连接时，连接的两个符号必须是合法的C++标识符。在上面的示例中，我们将变量名ab连接到了字符a上，因此连接后得到的标识符仍然是合法的。

除此之外，还有一些其他的应用场景，例如：

定义常量字符串前缀

#define PREFIX "Hello, "
#define GREET(name) std::cout << PREFIX ## name << "\n"

int main() {
  GREET("World!"); // 输出: Hello, World!
  return 0;

在上面的示例中，我们使用预处理连接将常量字符串PREFIX和字符串name连接在一起，从而实现了对字符串"Hello, "的前缀进行复用。

定义枚举类型

#define COLOR_RED 1
#define COLOR_GREEN 2
#define COLOR_BLUE 3
#define MAKE_COLOR_ENUM(color) color##_COLOR = COLOR_##color

enum Color { 
  MAKE_COLOR_ENUM(RED), 
  MAKE_COLOR_ENUM(GREEN), 
  MAKE_COLOR_ENUM(BLUE)
};

int main() {
  std::cout << RED_COLOR << "\n";   // 输出: 1
  std::cout << GREEN_COLOR << "\n"; // 输出: 2
  std::cout << BLUE_COLOR << "\n";  // 输出: 3
  return 0;
}

在上面的示例中，我们使用预处理连接将常量字符串COLOR_和颜色名称（如RED、GREEN、BLUE）连接在一起，从而生成对应的枚举值。

许多开源项目都使用了C++预处理连接技术来提高代码的可读性、可维护性和灵活性。以下是一些示例：

Boost C++库中常常使用预处理连接来定义宏和模板类

#define BOOST_PP_CAT(a, b) BOOST_PP_CAT_I(a, b)
#define BOOST_PP_CAT_I(a, b) a ## b

template <typename T>
class BOOST_PP_CAT(my_map_, __LINE__) {
  ...
};

在上面的示例中，BOOST_PP_CAT用于将参数a和b拼接成一个新的标识符。此外，在这个示例中还使用了预定义的宏__LINE__来生成每个实例化类型独有的类名。

Google开源的C++单元测试框架gtest，使用预处理连接技术创建测试用例和测试方法

TEST(TestCaseName, TestName) {
  // test code here
}

#define TEST_F(test_fixture, test_name)\
class GTEST_TEST_CLASS_NAME_(test_fixture, test_name) : public test_fixture {\
 public:\
  void TestBody();\
  static ::testing::TestInfo* const test_info_ GTEST_ATTRIBUTE_UNUSED_; \
 private:\
  static void SetUpTestCase();\
  static void TearDownTestCase();\
}; \
::testing::TestInfo* const GTEST_TEST_CLASS_NAME_(test_fixture, test_name)\
 ::test_info_ = \
 ::testing::internal::MakeAndReGISterTestInfo(\
    #test_fixture, #test_name, NULL, NULL, \
    &GTEST_TEST_CLASS_NAME_(test_fixture, test_name)::SetUpTestCase, \
    &GTEST_TEST_CLASS_NAME_(test_fixture, test_name)::TearDownTestCase, \
    new ::testing::internal::TestFactoryImpl<GTEST_TEST_CLASS_NAME_(test_fixture, test_name)>);\
void GTEST_TEST_CLASS_NAME_(test_fixture, test_name)::TestBody()

在上述代码中，TEST宏用于创建一个简单的测试用例，而TEST_F宏用于创建一个针对类的测试用例。当宏TEST_F被实例化时，它会定义一个新类，该类继承自指定的测试fixture类，并重写了TestBody函数，该函数包含测试用例的具体代码。宏TEST_F还使用预处理连接来创建一个唯一的类名，并使用该名称注册测试用例到测试框架中。

综上所述，gtest使用预处理连接技术创建测试用例和测试方法，使得用户可以更加方便地编写和管理测试用例。

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