为什么 C/C 宏中的字符串化在嵌套时会产生意外结果？

字符串化：了解过程

在处理 C 和 C 等编程语言中的宏时，字符串化的概念可能很有趣。字符串化将宏的参数转换为字符串文字。本文探讨了字符串化的工作原理，特别关注意外输出结果的常见场景。

例如，在 C 语言中，字符串化通常使用 # 运算符完成，如下所示：

#define str(s) #s

考虑以下宏定义：

#define foo 4

在 foo 上使用 str 宏将输出“foo”而不是“4”。这是因为 C 中的宏展开过程涉及多个步骤：

1. 预处理器处理： 首先处理 #define 等预处理器指令。
2. 字符串化: 应用像 str() 这样的宏，将它们的参数转换为字符串。
3. 令牌替换： 像 foo 这样的令牌将替换为其定义的值。

对于 str(foo)，字符串化发生在步骤 2 中，将 foo 转换为“foo”。然后，第 3 步将“foo”替换为定义的值 4，从而得到输出“4”。

但是，当 str() 用作另一个宏的参数时，例如：

#define xstr(s) str(s)

可能会发生意外行为。使用 xstr(foo) 将输出“4”而不是“foo”。

要理解为什么会发生这种情况，我们需要考虑 xstr() 扩展中涉及的步骤：

1. 字符串化：不存在 # 或 ## 标记，因此不执行任何操作。
2. 参数替换：foo 替换为4.
3. 参数替换：str() 中的 s 被 4 替换，产生 str(4)。
4. 重新扫描：重新扫描 str(4)（产生输出“4”）。

在 xstr(foo) 中，步骤 2 将参数 foo 替换为 4，然后才应用步骤 1 来转换将结果 str(4) 字符串化为“4”。

这说明了理解宏扩展过程以及不同步骤执行顺序的重要性。通过使用首先执行特定步骤的辅助宏，开发人员可以控制字符串化的结果并实现所需的行为。

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