Wie kann Rekursion mit C/C-Makros emuliert werden?

Rekursive Makros in C/C

Makros in C/C unterstützen keine direkte Rekursion. Es ist jedoch möglich, die Rekursion durch eine Kombination aus Vorverarbeitungstechniken und Indirektion zu emulieren.

Beispiel eines rekursiven Makros

Das folgende Makro simuliert die Rekursion mithilfe verzögerter Ausdrücke und Indirektion:

#define EMPTY(...)
#define DEFER(...) __VA_ARGS__ EMPTY()
#define OBSTRUCT(...) __VA_ARGS__ DEFER(EMPTY)()
#define EXPAND(...) __VA_ARGS__

#define pr_id() pr
#define pr(n) ((n == 1) ? 1 : DEFER(pr_id)()(n - 1))

Ausführung Prozess

Wenn pr(5) angetroffen wird, laufen die folgenden Schritte ab:

1. pr(5) wird zu ((5 == 1) ? 1 : DEFER( pr_id)()(5 - 1)).
2. Der Präprozessor malt pr(5) blau (deaktiviert den Kontext) und verhindert so dessen Erweiterung weiter.
3. DEFER(pr_id)()(5 - 1) wird zu OBSTRUCT(pr_id)()(5 - 1) und pr_id () wird blau gestrichen.
4. EXPAND(pr(5 )) erweitert sich zu ((5 == 1) ? 1 : ((5 - 1 == 1) ? 1 : DEFER(pr_id)()(5 - 1 - 1)))
5. Zusätzliche Erweiterungen sind erforderlich, um die Rekursion abzuschließen.

Rekursives Wiederholungsmakro

Ein komplexeres Beispiel für ein rekursivartiges Makro ist ein Wiederholungsmakro, das einen bestimmten Codeblock in einer bestimmten Anzahl ausführt mal:

#define REPEAT(count, macro, ...) \
    WHEN(count) \
    ( \
        OBSTRUCT(REPEAT_INDIRECT) () \
        ( \
            DEC(count), macro, __VA_ARGS__ \
        ) \
        OBSTRUCT(macro) \
        ( \
            DEC(count), __VA_ARGS__ \
        ) \
    )
#define REPEAT_INDIRECT() REPEAT

#define M(i, _) i

Dieses Makro kann wie folgt verwendet werden:

EVAL(REPEAT(8, M, ~)) // 0 1 2 3 4 5 6 7

Einschränkungen

Während die Emulation der Rekursion durch Makros möglich ist, ist es möglich wird im Allgemeinen aufgrund möglicher Auswirkungen auf die Leistung und Problemen mit der Lesbarkeit des Codes als schlechte Praxis angesehen. Modernes C bietet alternative Mechanismen für die Rekursion, wie zum Beispiel Lambda-Ausdrücke und Template-Metaprogrammierung.

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