One of C++'s aims is to make C's preprocessor redundant because I consider its actions inherently error prone.
——Bjarne Stroustrup
背景
C预处理器本质是一个文本替换工具，用来在实际编译之前进行一定的预处理操作，一般情况下#开头的预处理操作并不认为是语言本身的一部分，因为编译器永远看不到这些宏定义符号。
以C++来说，用宏的目的并不是出于性能的缘由，更多的只是为了减少重复的代码和进行条件编译。随着modern cpp的发展，越来越的新特性加入使得对宏的使用依赖进一步降低。本文将关注如何使用C++新特性替换C预处理程序。
如何替代宏的使用
表达式别名
有一些宏定义会用在表达式别名，替换后的文本会被识别为C++表达式，对于这种情况比较简单的是使用常量表达式或者lambda替换宏，
#define PI 3.14#define SEVEN 3 + 4#define FILENAME "header.h"#define SUM a + bvoid summer(){int a = 1, b=2;int c = SUM;}// ========================>>>constexpr auto PI = 3.14;constexpr auto SEVEN = 3 + 4;constexpr auto FILENAME = "header.h";void summer(){int a = 1, b=2;auto SUM = [&a, &b]() { return a + b; };int c = SUM();}复制
类型别名
类型别名是一个类似于对象的宏，其替换文本可以识别为C++类型表达式。对于这种，可以使用C++的别名声明来替换：
#define A T// ========================>>>using A = T;复制
参数表达式
参数表达式是一种类似于函数的宏，替换文本后会扩展为表达式或语句。对于这种使用，C++中的最佳实践是使用内联模版函数。
#define MIN(A, B) ((A) < (B) ? (A) : (B))#define ASSIGN(A, B) { B = A; }// ========================>>>template <typename T1, typename T2>inline auto MIN(T1&& A, T2&& B)-> decltype(((A) < (B) ? (A) : (B))){return ((A) < (B) ? (A) : (B));}template <typename T1, typename T2>inline void ASSIGN(T1&& A, T2&& B) {B = A;}复制
这里引入了内联，自动的推导类型和完美转发等modern c++的特性。完美转发使得调用方可以根据需要决定参数传递的类型。
参数化类型别名
这种其实就是模版别名，在C++11之前需要用宏去实现。
#define AliasMap(T) std::map<std::string, T>;// ========================>>>template <typename T>using AliasMap = std::map<std::string, T>;复制
条件编译
目前绝大多数开源的C++项目都会依赖宏来进行条件编译，其本质意义是通过定义宏与否来改变某个定义/声明。
比如存在一个绘制三角形的API，但其具体实现会根据操作系统而变化，通过预处理器就可以很好地实现类似的兼容：
void draw_triangle(){#if _WIN32// Windows triangle drawing code here#else// Linux triangle drawing code here#endif}复制
其中某个分支的代码会在进行编译之前被去掉，这样编译时就不会出现API未定义的错误。
在C++17中有了新的语法特性if constexpr，我们可以用来替代一部分#if … #else的使用。以下面的使用为例：
void do_sth(){#if DEBUG_MODElog();#endif// …}// ========================>>>void do_sth(){if constexpr (DEBUG_MODE) {log();}#endif// …}复制
使用if constexpr的好处是其只会检查语法错误，像宏那样的使用方式，一旦DEBUG_MODE出现typo的错误，编译器是无法准确辨识的。
源码位置
目前几乎所有的断言或者宏会用到宏，比如需要使用__LINE__, __FILE__, __func__ 等定位断言的位置，又或者需要断言开关等等。
要想替代对这些宏的使用则需要用上C++20的std::source_location，该类可以表示关于源码的具体信息，例如文件名、行号以及函数名。
#include <iostream>#include <string_view>#include <source_location>void log(std::string_view message,const std::source_location& location = std::source_location::current()){std::cout << "info:"<< __FILE__ << ':'<< __LINE__ << ' '<< message << '\n';// ========================>>>std::cout << "info:"<< location.file_name() << ':'<< location.line() << ' '<< message << '\n';}复制
总结
这里提供了一些更“现代”的C++写法来替换不够安全的、使用了宏定义的老式代码，事实上C++的发展过程中一直在提出一些减少预处理宏使用依赖的方案。但从目前来看，还是有不少预处理使用无法替换，即便如此，个人认为适当使用宏和合适的，其AST的生成功能是非常强大的工具，并且某种情况下能使得代码更加易读。
参考资料
1. 《cppcon 2019——Are We Macro-free Yet?》
2. 《Rejuvenating C++ Programs through Demacrofication》
3. 《The year is 2017 - Is the preprocessor still needed in C++》
长
按
关
注
码著
学点有意思的东西.....
