12.1 什麼是可變參數宏
在上面的教程中，我們學會了變參函數的定義和使用，基本套路就是使用
va_list
、
va_start
、
va_end
等宏，去解析那些可變參數清單我們找到這些參數的存儲位址後，就可以對這些參數進行處理了：要麼自己動手，自己處理；要麼繼續調用其它函來處理。
void print_num(int count, ...)
{
va_list args;
va_start(args,count);
for(int i = 0; i < count; i++)
{
printf("*args: %d\n",*(int *)args);
args += 4;
}
}
void __attribute__((format(printf,2,3))) LOG(int k,char *fmt,...)
{
va_list args;
va_start(args,fmt);
vprintf(fmt,args);
va_end(args);
}
GNU C 覺得這樣不過瘾，再來個猛錘：幹脆宏定義也支援變參吧！
這一節我們要學習一下可變參數宏的定義和使用。其實，C99 标準已經支援了這個特性，但是其它的編譯器不太給力，對 C99 标準的支援不是很好，隻有 GNU C 支援這個功能，是以有時候我們也把這個可變參數宏看作是 GNU C 的一個文法擴充。 上面的 LOG 函數，如果我們想使用一個變參宏實作，就可以直接這樣定義。
#define LOG(fmt, ...) printf(fmt, __VA_ARGS__)
#define DEBUG(...) printf(__VA_ARGS__)
int main(void)
{
LOG("Hello! I'm %s\n","Wanglitao");
DEBUG("Hello! I'm %s\n","Wanglitao");
return 0;
}
變參宏的實作形式其實跟變參函數差不多：用 ... 表示變參清單，變參清單由不确定的參數組成，各個參數之間用逗号隔開。可變參數宏使用 C99 标準新增加的一個
__VA_ARGS__
預定義辨別符來表示前面的變參清單，而不是像變參函數一樣，使用
va_list
、
va_start
、
va_end
這些宏去解析變參清單。預處理器在将宏展開時，會用變參清單替換掉宏定義中的所有
__VA_ARGS__
辨別符。
使用宏定義實作一個變參列印功能，你會發現，它的實作甚至比變參函數還友善！核心中的很多列印宏，經常使用可變參數宏來實作，宏定義一般為下面這個格式。
#define LOG(fmt, ...) printf(fmt, __VA_ARGS__)
在這個宏定義中，有一個固定參數，通常為一個格式字元串，後面的變參用來列印各種格式的資料，跟前面的格式字元串相比對。這種定義方式有一個漏洞，即當變參為空時，宏展開時就會産生一個文法錯誤。
#define LOG(fmt,...) printf(fmt,__VA_ARGS__)
int main(void)
{
LOG("hello\n");
return 0;
}
上面這個程式編譯時就會通不過，産生一個文法錯誤。這是因為，我們隻給 LOG 宏傳遞了一個參數，而變參為空。當宏展開後，就變成了下面這個樣子。
printf("hello\n", );
宏展開後，在第一個字元串參數的後面還有一個逗号，是以就産生了一個文法錯誤。我們需要繼續對這個宏進行改進，使用宏連接配接符 ##，來避免這個文法錯誤。
12.2 繼續改進我們的宏
我們接下來，使用宏連接配接符 ## 來改進上面的宏。
宏連接配接符 ## 的主要作用就是連接配接兩個字元串，我們在宏定義中可以使用 ## 來連接配接兩個字元。預處理器在預處理階段對宏展開時，會将 ## 兩邊的字元合并，并删除 ## 這兩個字元。
#define A(x) a##x
int main(void)
{
int A(1) = 2; //int a1 = 2;
int A() = 3; //int a=3;
printf("%d %d\n",a1,a);
return 0;
}
如上面的程式，我們定義一個宏。
#define A(x) a##x
這個宏的功能就是連接配接字元 a 和 x。在程式中，A(1) 展開後就是 a1，A( ) 展開後就是 a。我們使用 printf( ) 函數可以直接列印變量 a1、a 的值，因為宏展開後，就相當于使用 int 關鍵字定義了兩個整型變量 a1 和 a。上面的程式可以編譯通過，運作結果如下。
2 3
知道了宏連接配接符 ## 的使用方法，我們接下來就可以就對 LOG 宏做一些修改。
#define LOG(fmt,...) printf(fmt, ##__VA_ARGS__)
int main(void)
{
LOG("hello\n");
return 0;
}
我們在辨別符
__VA_ARGS__
前面加上宏連接配接符 ##，這樣做的好處是，當變參清單非空時，## 的作用是連接配接 fmt，和變參清單，各個參數之間用逗号隔開，宏可以正常使用；當變參清單為空時，## 還有一個特殊的用處，它會将固定參數 fmt 後面的逗号删除掉，這樣宏也就可以正常使用了。
12.3 可變參數宏的另一種寫法
當我們定義一個變參宏時，除了使用預定義辨別符
__VA_ARGS__
表示變參清單外，還可以使用下面這種寫法。
#define LOG(fmt,args...) printf(fmt, args)
使用預定義辨別符
__VA_ARGS__
來定義一個變參宏，是 C99 标準規定的寫法。而上面這種格式是 GNU C 擴充的一個新寫法。我們不再使用
__VA_ARGS__
，而是直接使用 args... 來表示一個變參清單，然後在後面的宏定義中，直接使用 args 代表變參清單就可以了。
跟上面一樣，為了避免變參清單為空時的文法錯誤，我們也需要添加一個連接配接符##。
#define LOG(fmt,args...) printf(fmt,##args)
int main(void)
{
LOG("hello\n");
return 0;
}
使用這種方式，你會發現這種寫法比使用
__VA_ARGS__
看起來更加直覺和友善。
12.4 核心中的可變參數宏
可變參數宏在核心中主要用于日志列印。一些驅動子產品或子系統有時候會定義自己的列印宏，可以支援列印開關、列印格式、優先級控制等。如在 printk.h 頭檔案中，我們可以看到 pr_debug 宏的定義。
#if defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG)
#define pr_debug(fmt, ...) \
dynamic_pr_debug(fmt, ##__VA_ARGS__)
#elif defined(DEBUG)
#define pr_debug(fmt, ...) \
printk(KERN_DEBUG pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
#else
#define pr_debug(fmt, ...) \
no_printk(KERN_DEBUG pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
#endif
#define dynamic_pr_debug(fmt, ...) \
do { \
DEFINE_DYNAMIC_DEBUG_METADATA(descriptor, fmt); \
if (unlikely(descriptor.flags \
& _DPRINTK_FLAGS_PRINT)) \
__dynamic_pr_debug(&descriptor, pr_fmt(fmt), \
##__VA_ARGS__); \
} while (0)
static inline __printf(1, 2)
int no_printk(const char *fmt, ...)
{
return 0;
}
#define __printf(a, b) \
__attribute__((format(printf, a, b)))
看到這個宏定義，不得不佩服宏的作者。一個小小的宏，綜合運用各種技巧和知識點，把 C 語言發揮到極緻！
這個宏定義了三個版本。如果我們在編譯核心時有動态調試選項，那麼這個宏就定義為 dynamicprdebug。如果沒有配置動态調試選項，那我們還可以通過 DEBUG 這個宏，來控制這個宏的打開和關閉。
no_printk() 作為一個内聯函數，定義在 printk.h 頭檔案中，而且通過 format 屬性聲明，訓示編譯器按照 printf 标準去做參數格式檢查。
最有意思的是 dynamicprdebug 宏，宏定義采用 do{ ... }while(0) 結構。這看起來貌似有點多餘，有它沒它，我們的宏都可以工作。反正都是執行一次，為什麼要用這種看似“畫蛇添足”的循環結構呢？道理很簡單，這樣定義就是為了防止宏在條件、選擇等分支結構的語句中展開後，産生宏歧義。
比如我們定義一個宏，由兩條列印語句構成。
#define DEBUG() \
printf("hello ");printf("else\n")
int main(void)
{
if(1)
printf("hello if\n");
else
DEBUG();
return 0;
}
程式運作結果如下。
hello if
else
理論情況下，else 分支是執行不到的。但通過運作結果可以看到，程式也執行了 else 分支的一部分代碼。這是因為我們定義的宏由多條語句組成，直接展開後，就變成了下面這樣。
int main(void)
{
if(1)
printf("hello if\n");
else
printf("hello ");
printf("else\n")；
return 0;
}
多條語句在宏調用處直接展開，就破壞了程式原來的 if-else 分支結構，導緻程式邏輯發生變化，是以你才會看到 else 分支的非正常列印。而采用 do{ ... }while(0) 這種結構，可以将我們宏定義中的複合語句包起來，宏展開後，就是一個代碼塊，就避免了這種邏輯錯誤。
一個小小的宏，暗藏各個知識點，綜合使用各種技巧，仔細分析下來，就能學到很多知識。大家在以後的工作和學習中，可能會接觸到各種各樣、形形色色的宏，隻要我們有牢固的 C 語言基礎，熟悉 GNU C 的常用擴充文法，再遇到這樣類似的宏，我們都可以慢慢去分析了。不用怕，隻有自己真正分析過，才算真正掌握，才能轉化為自己的知識和能力，才能領略它的精妙之處。
本文根據《C語言嵌入式Linux進階程式設計》部分章節改編，視訊學習可通路CSDN學院：https://edu.csdn.net/combo/detail/1038
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