我能用C/C++预处理器添加数字吗?

你可以相对容易地写一个宏,它把两个整数相加 二元的 . 例如-将两个4位二进制整数求和的宏:

#include "stdio.h"

// XOR truth table
#define XOR_0_0 0
#define XOR_0_1 1
#define XOR_1_0 1
#define XOR_1_1 0

// OR truth table
#define OR_0_0 0
#define OR_0_1 1
#define OR_1_0 1
#define OR_1_1 1

// AND truth table
#define AND_0_0 0
#define AND_0_1 0
#define AND_1_0 0
#define AND_1_1 1

// concatenation macros
#define XOR_X(x,y) XOR_##x##_##y
#define   OR_X(x,y) OR_##x##_##y
#define  AND_X(x,y) AND_##x##_##y
#define OVERFLOW_X(rc1,rc2,rc3,rc4, rb1,rb2,rb3,rb4, a1,a2,a3,a4, b1,b2,b3,b4) OVERFLOW_##rc1 (rc1,rc2,rc3,rc4, rb1,rb2,rb3,rb4, a1,a2,a3,a4, b1,b2,b3,b4)

// stringification macros
#define STR_X(x) #x
#define STR(x) STR_X(x)

// boolean operators
#define XOR(x,y) XOR_X(x,y)
#define   OR(x,y) OR_X(x,y)
#define  AND(x,y) AND_X(x,y)

// carry_bit + bit1 + bit2
#define BIT_SUM(carry,bit1,bit2) XOR(carry, XOR(bit1,bit2))
// carry_bit + carry_bit_of(bit1 + bit2)
#define CARRY_SUM(carry,bit1,bit2) OR(carry, AND(bit1,bit2))

// do we have overflow or maybe result perfectly fits into 4 bits ?
#define OVERFLOW_0(rc1,rc2,rc3,rc4, rb1,rb2,rb3,rb4, a1,a2,a3,a4, b1,b2,b3,b4) SHOW_RESULT(rc1,rc2,rc3,rc4, rb1,rb2,rb3,rb4, a1,a2,a3,a4, b1,b2,b3,b4)
#define OVERFLOW_1(rc1,rc2,rc3,rc4, rb1,rb2,rb3,rb4, a1,a2,a3,a4, b1,b2,b3,b4) SHOW_OVERFLOW(rc1,rc2,rc3,rc4, rb1,rb2,rb3,rb4, a1,a2,a3,a4, b1,b2,b3,b4)

// draft-horse macros which performs addition of two 4-bit integers
#define ADD_BIN_NUM(a1,a2,a3,a4, b1,b2,b3,b4) ADD_BIN_NUM_4(0,0,0,0, 0,0,0,0, a1,a2,a3,a4, b1,b2,b3,b4)
#define ADD_BIN_NUM_4(rc1,rc2,rc3,rc4, rb1,rb2,rb3,rb4, a1,a2,a3,a4, b1,b2,b3,b4) ADD_BIN_NUM_3(rc1,rc2,rc3,AND(CARRY_SUM(0,a4,b4),OR(a4,b4)), rb1,rb2,rb3,BIT_SUM(0,a4,b4), a1,a2,a3,a4, b1,b2,b3,b4)
#define ADD_BIN_NUM_3(rc1,rc2,rc3,rc4, rb1,rb2,rb3,rb4, a1,a2,a3,a4, b1,b2,b3,b4) ADD_BIN_NUM_2(rc1,rc2,AND(CARRY_SUM(rc4,a3,b3),OR(a3,b3)),rc4, rb1,rb2,BIT_SUM(rc4,a3,b3),rb4, a1,a2,a3,a4, b1,b2,b3,b4)
#define ADD_BIN_NUM_2(rc1,rc2,rc3,rc4, rb1,rb2,rb3,rb4, a1,a2,a3,a4, b1,b2,b3,b4) ADD_BIN_NUM_1(rc1,AND(CARRY_SUM(rc3,a2,b2),OR(a2,b2)),rc3,rc4, rb1,BIT_SUM(rc3,a2,b2),rb3,rb4, a1,a2,a3,a4, b1,b2,b3,b4)
#define ADD_BIN_NUM_1(rc1,rc2,rc3,rc4, rb1,rb2,rb3,rb4, a1,a2,a3,a4, b1,b2,b3,b4)      OVERFLOW(AND(CARRY_SUM(rc2,a1,b1),OR(a1,b1)),rc2,rc3,rc4, BIT_SUM(rc2,a1,b1),rb2,rb3,rb4, a1,a2,a3,a4, b1,b2,b3,b4)
#define OVERFLOW(rc1,rc2,rc3,rc4, rb1,rb2,rb3,rb4, a1,a2,a3,a4, b1,b2,b3,b4) OVERFLOW_X(rc1,rc2,rc3,rc4, rb1,rb2,rb3,rb4, a1,a2,a3,a4, b1,b2,b3,b4)
#define   SHOW_RESULT(rc1,rc2,rc3,rc4, rb1,rb2,rb3,rb4, a1,a2,a3,a4, b1,b2,b3,b4) STR(a1) STR(a2) STR(a3) STR(a4) " + " STR(b1) STR(b2) STR(b3) STR(b4) " = " STR(rb1) STR(rb2) STR(rb3) STR(rb4)
#define   SHOW_OVERFLOW(rc1,rc2,rc3,rc4, rb1,rb2,rb3,rb4, a1,a2,a3,a4, b1,b2,b3,b4) STR(a1) STR(a2) STR(a3) STR(a4) " + " STR(b1) STR(b2) STR(b3) STR(b4) " = overflow"

void main()
{
    printf("%s\n", 
        ADD_BIN_NUM(
                    0,0,0,1, // first  4-bit int
                    1,0,1,1) // second 4-bit int
                    );

    printf("%s\n", 
        ADD_BIN_NUM(
                    0,1,0,0, // first  4-bit int
                    0,1,0,1) // second 4-bit int
                );

    printf("%s\n", 
        ADD_BIN_NUM(
                    1,0,1,1, // first  4-bit int
                    0,1,1,0) // second 4-bit int
                );
}

这个宏可以很容易地扩展为两个8位或16位甚至32位整数的加法。 所以基本上,我们所需要的就是标记连接和替换规则,以实现宏的惊人结果。

编辑:

嗯!

#if 或 #elif 指令。除此之外,在预处理过程中,数字并不是真正的数字;它们被分类为 代币,实际上不是数字。

您可以使用令牌连接来评估基本算法:

#define ADD_0_0 0
#define ADD_0_1 1
#define ADD_1_0 1
#define ADD_1_1 2

#define ADD(x, y) ADD##_##x##_##y

ADD(1, 0) // expands to 1
ADD(1, 1) // expands to 2

但实际上,没有理由这么做,这样做是很愚蠢的(你必须定义大量的宏才能让它发挥更大的作用)。

更明智的做法是将宏扩展为可由编译器计算的整型常量表达式:

#define ADD(x, y) ((x) + (y))

ADD(1, 1) // expands to ((1) + (1))

编译器将能够计算 1 + 1 表情。

#include <iostream>
using namespace std;

template <int N, int M>
struct Add
{
    static const int Value = N + M;
};

int main()
{
    cout << Add<4, 5>::Value << endl;
    return 0;
}

在预处理器中进行有界整数加法是完全可能的。而且,它实际上比人们真正希望的更经常地被需要,也就是说,仅仅拥有它的替代品 ((2) + (3)) 在程序中不起作用。(例如,不能有一个名为 x((2)+(3))

#define INC(x) INC_ ## x
#define INC_0 1
#define INC_1 2
#define INC_2 3
#define INC_3 4
#define INC_4 5
#define INC_5 6
#define INC_6 7
#define INC_7 8
#define INC_8 9
#define INC_9 10
INC(7) // => 8

现在我们知道如何把加法加到1。

#define ADD(x, y) ADD_ ## x(y)
#define ADD_0(x) x
#define ADD_1(x) INC(x)
ADD(0, 2) // => 2
ADD(1, 2) // => 3

为了增加更大的数字,你需要某种“递归”。

#define ADD_2(x) ADD_1(INC(x))
#define ADD_3(x) ADD_2(INC(x))
#define ADD_4(x) ADD_3(INC(x))
#define ADD_5(x) ADD_4(INC(x))
#define ADD_6(x) ADD_5(INC(x))
#define ADD_7(x) ADD_6(INC(x))
#define ADD_8(x) ADD_7(INC(x))
#define ADD_9(x) ADD_8(INC(x))
#define ADD_10(x) ADD_9(INC(x))
ADD(5, 2) // => 7

然而,在这方面必须小心。例如,以下操作不起作用。

#define ADD_2(x) INC(ADD_1(x))
ADD(2, 2) // => INC_ADD_1(2)

对于此类技巧的任何扩展使用,Boost预处理器是您的朋友。

Boost Preprocessor 库,你可以用预处理器做各种事情,甚至整数 addition .

C预处理器可以计算包含整数运算的条件。它不会替换算术表达式并将结果传递给编译器,但编译器将对编译时常量的算术进行求值,并将结果发送到二进制文件中,只要您没有重载正在使用的运算符。

预处理器宏实际上不能做算术运算,但是可以利用它们来做枚举运算。一般的技巧是让一个宏调用其他宏,并且可以使用其他宏的不同定义重复调用。

例如,类似于:

#define MY_THINGS \
  a_thing(FRED,4) \
  a_thing(GEORGE,6) \
  a_thing(HARRY,5) \
  a_thing(HERMIONE,8) \
  a_thing(RON,3) \
  // This line left blank 

#define a_thing(name,size) EN_##name}; enum {EN_SIZE_##name=(size),EN_BLAH_##name = EN_##name+(size-1),
enum {EN_FIRST_THING=0, MY_THINGS EN_TOTAL_SIZE};
#undef a_thing

这将允许一个人为数组中的每件事物“分配”一定数量的空间。数学不是由预处理器完成的,但是枚举仍然被视为编译时常量。

我很肯定C/C++预处理器只是复制和粘贴,实际上它并不评估任何表达式。表达式求值由编译器完成。