C 预处理器指令是不是每次都重新计算？

Posted 2023-03-05

【中文标题】C 预处理器指令是不是每次都重新计算？

【英文标题】：Does C preprocessor directives recompute each time?C 预处理器指令是否每次都重新计算？

【发布时间】：2020-08-29 15:40:05

【问题描述】：

我有这行代码：

#define ALPHABET_SIZE 'z' - 'a' + 1

当我将鼠标悬停在代码中任何位置的 ALPHABET_SIZE 上时，它告诉我它扩展为 'z' - 'a' + 1。 所以我想知道每次我在代码中使用 ALPHABET_SIZE 时是否必须重新计算这个表达式？如果是这样，我该如何防止重新计算？

【问题讨论】：

可行，只是好奇。

我希望编译器会在编译时计算它，并且您的代码中只有 26 秒，除非您故意在关闭优化的情况下进行编译。

哦，你是说优化会自动处理它？

但要小心'z'-'a' +1。使用('z'-'a'+1)，否则4*ALPHABET_SIZE之类的东西会给你带来意想不到的结果

【参考方案1】：

#define ALPHABET_SIZE 'z' - 'a' + 1

预处理器替换每个ALPHABET_SIZE

有

'z' - 'a' + 1

然后编译器很可能会执行Constant folding 优化，将计算替换为 26。

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演示https://godbolt.org/z/Mo46db，表达式用gcc 10.2替换为26

【参考方案2】：

C 标准仅指定程序的可观察行为，而不是它们在后台的工作方式。

是否每次都重新计算'z' - 'a' + 1 不会影响可观察行为，因此由实现决定。

通常，您可以期望合理的编译器在编译时计算结果，尤其是在启用优化时。

【参考方案3】：

考虑以下程序：

#define ALPHABET_SIZE 'z' - 'a' + 1

#include <stdio.h>


int main(void)

    printf("%d\n", 2*ALPHABET_SIZE);
    printf("%d\n", ALPHABET_SIZE*2);

在我的 C 实现中，这会打印“148”和“27”。这是因为，在第一个 printf 中，2*ALPHABET_SIZE 被替换为 2*'z' - 'a' + 1，其计算结果为 (2*'z') - 'a' + 1，并且在第二个 printf 中，ALPHABET_SIZE*2 被替换为 'z' - 'a' + 1*2，即评估为'z' - 'a' + (1*2)。由于它们产生了两个不同的结果，因此证明了使用 C 语义的预处理不会用计算一次的单个表达式结果替换宏；它必须产生其他东西（实际上是一系列预处理器标记），随后在上下文中重新解释。