C语言_X-Macro

X-Macro (X宏）

X-Macro (X宏）我愿称为其为超级宏

是什么？

其将数据列表和命令分开，通过X宏你可以实现对同一组数据列表，执行不同命令的操作。其设计哲学类似于设备树，将描述数据与执行逻辑分开。

什么用？

#define FOREACH_STATE(S) S(STATE_INIT), S(STATE_RUNNING),S(STATE_PAUSED)……

1. 这是一个宏套宏，第一层宏为FOREACH_STATE(S)=后面一大串S(STATE_INIT), S(STATE_RUNNING)……。详见以下代码。
2. 第二层宏为， S可以被外界选择为各种各样的命令操作。例见第二步的展开策略。
3. 其中的S可以被其它任意字符代替，其只是一个形式参数
   • S：代表State（状态）或Symbol。
   • X：这是最经典的用法（也是X-Macros名称的由来）。
   • ENTRY或ITEM：为了让代码读起来更像人话。

#include<stdio.h>/* * X-Macro 技术演示程序 * * X-Macro 是一种 C 语言预处理器技术，通过宏定义来生成重复性代码 * 主要优势： * 1. DRY (Don't Repeat Yourself) 原则 - 避免代码重复 * 2. 单一数据源 - 所有数据结构从同一源头生成 * 3. 自动同步 - 添加新状态时，所有相关结构自动更新 * 4. 减少维护成本 - 修改只需在一处进行 *//* 1. 定义状态列表（唯一真相源） *///这是一个宏套宏，第一层为FOREACH_STATE(S)=后面一大串S(STATE_INIT), S(STATE_RUNNING)……//第二层宏为， S可以被外界选择为各种各样的命令操作。例见第二步的展开策略。#defineFOREACH_STATE(S)\S(STATE_INIT),/* 初始化状态 */\S(STATE_RUNNING),/* 运行状态 */\S(STATE_PAUSED),/* 暂停状态 */\S(STATE_STOPPED),/* 停止状态 */\S(STATE_FINISHED)/* 完成状态 *//* 2. 定义"展开策略" - 不同的数据生成方式 */#defineGENERATE_ENUM(a)a/* 直接使用枚举名称 */#defineGENERATE_ENUM_add(a)a+1/* 枚举值加1 */#defineGENERATE_STRING(s)#s/* 转换为字符串 */#defineGENERATE_STRING_end(s)#s"end"/* 转换为字符串并添加"end"后缀 *//* 3. 用同一份状态表生成 enum */enummy_state{FOREACH_STATE(GENERATE_ENUM)/* 展开为: STATE_INIT, STATE_RUNNING, ... */};/* 4. 用同一份状态表生成字符串数组 */staticconstchar*constmy_state_name[]={FOREACH_STATE(GENERATE_STRING)/* 展开为: "STATE_INIT", "STATE_RUNNING", ... */};/* 5. 用同一份状态表生成字符串数组,要求末尾加end */staticconstchar*constmy_state_name_end[]={FOREACH_STATE(GENERATE_STRING_end)/* 展开为: "STATE_INITend", "STATE_RUNNINGend", ... */};/* 6. 用同一份状态表生成整数数组,要求每个值加1 */staticconstintmy_state_add[]={FOREACH_STATE(GENERATE_ENUM_add)/* 展开为: 1, 2, 3, 4, 5 */};intmain(void){enummy_states;printf("X-Macro 技术演示 - 多种数据结构自动生成\n");printf("=============================================\n\n");/* * 遍历所有状态，展示从同一状态源生成的不同数据结构 * 注意：由于使用了 X-Macro，所有数组的大小和索引都是自动同步的 */for(s=STATE_INIT;s<=STATE_FINISHED;s++){/* 显示原始枚举值和对应的字符串名称 */printf("状态值: %d, 名称: %s\n",s,my_state_name[s]);/* 显示带"end"后缀的字符串 */printf("状态值: %d, 后缀名称: %s\n",s,my_state_name_end[s]);/* 显示加1后的整数和对应名称 */printf("加1值: %d, 对应状态: %s\n",my_state_add[s],my_state_name[s]);/* 显示加1后的整数和带后缀的名称 */printf("加1值: %d, 后缀名称: %s\n",my_state_add[s],my_state_name_end[s]);printf("------------------------------\n");/* 分隔线，提高可读性 */}printf("\nX-Macro 技术优势总结:\n");printf("1. 只需在 FOREACH_STATE 中添加新状态，所有数组自动扩展\n");printf("2. 枚举值、字符串、派生数据保持同步\n");printf("3. 减少手动维护错误\n");printf("4. 代码更加简洁和一致\n");return0;}

用在哪？

1. 状态机 (State Machines)
   如代码中的例子，在 USB-PD、蓝牙协议栈或 TCP/IP 协议中，状态非常多。

• 用途：同步定义状态枚举、状态转换日志（字符串）、以及状态处理函数的跳转表。
• 痛点：如果你手动维护，增加一个STATE_RECOVERY状态时，很容易在switch-case里漏掉它，导致程序跑飞。

1. 错误码与告警系统 (Error Codes)
   在复杂的系统中，通常有几百个错误码。

• 用途：
  • 生成枚举：ERR_TIMEOUT,ERR_OUT_OF_MEMORY…
  • 生成描述："System timeout","Memory allocation failed"…
• 优势：你可以一键生成一个 `const char* error_to_tring(int code) 函数，永远不会出错。

1. 硬件寄存器与引脚配置 (Hardware IO/Registers)
   在嵌入式开发（如 STM32 或 Linux 驱动）中，你需要配置大量的 GPIO 引脚。

• 用途：

  #define GPIO_LIST(X) \ X(GPIOA, 5, "LED_RED") \ X(GPIOB, 12, "LCD_CS") \ X(GPIOC, 13, "BUTTON")

• 优势：通过这份名单，你可以一次性生成：
  1. 引脚初始化的代码。
  2. 定义引脚索引的枚举。
  3. 调试时的引脚名称查询表。

1. 命令行解析与菜单系统 (CLI / Shell)
   如果你在做串口控制台（如同路由器或交换机的命令行）。

• 用途：
  • 生成命令名列表。
  • 生成对应的帮助信息（Help Message）。
  • 生成对应的回调函数（Callback Functions）。
• 优势：增加一个新命令只需在列表里加一行，对应的帮助信息和函数关联就自动生成了。