Loginės IR trumpojo jungimo elgesio supratimas pirminio procesoriaus direktyvose

Sąlyginio išankstinio apdorojimo kompiliatorių skirtumų tyrinėjimas

C programuojant išankstinio procesoriaus direktyvos vaidina pagrindinį vaidmenį sąlyginiame kompiliavime. Kūrėjai dažnai remiasi sąlyginiais teiginiais, pvz #jei valdyti sudėtingas konfigūracijas įvairiose platformose. Tačiau gali kilti problemų, kai loginiai operatoriai, pvz IR (&&) yra naudojami kartu su išankstinio procesoriaus makrokomandomis. Tai gali sukelti netikėtą elgesį, ypač skirtinguose kompiliatoriuose.

Ypač sudėtingas pavyzdys yra loginio AND operatoriaus elgesys sąlyginiame išankstiniame apdorojime, kai tikimasi trumpojo jungimo įvertinimo. Šiame straipsnyje nagrinėjama dažnai pasitaikanti painiava, su kuria susiduria kūrėjai, naudodami definiciją () su į funkciją panašia makrokomanda. Ne visi kompiliatoriai šį atvejį traktuoja vienodai, todėl atsiranda įvairių klaidų ir įspėjimų.

Kai kurie kompiliatoriai, pvz., MSVC, pateikia įspėjimą nesustabdę kompiliavimo, o kiti, pvz., GCC ir Clang, mano, kad tai lemtinga klaida. Supratimas, kodėl kompiliatoriai reaguoja skirtingai ir kaip trumpasis jungimas įgyvendinamas pirminio procesoriaus lygiu, gali padėti kūrėjams susidoroti su panašiais sunkumais.

Išsiaiškinsime, kodėl trumpasis jungimas neveikia taip, kaip planuota, pažvelgę ​​į konkretų kodo pavyzdį ir kaip jį skaito kompiliatoriai. Šiame straipsnyje taip pat pateikiami patarimai, kaip išvengti tokio pobūdžio problemų ir užtikrinti suderinamumą su įvairiais kompiliatoriais būsimiems projektams.

Išankstinio procesoriaus logika ir trumpasis jungimas C: išsamus paaiškinimas

Mūsų ištirti scenarijai yra skirti parodyti, kaip C pirminis procesorius tvarko loginius operatorius, ypač logiška IR operatorius (&&) kompiliavimo metu. Iššūkis yra suprasti, kaip skirtingi kompiliatoriai, tokie kaip MSVC, GCC, Clang ir ICX, įvertina sąlyginį išankstinį apdorojimą, kai yra įtrauktos į funkcijas panašios makrokomandos ir loginiai operatoriai. Pagrindinė problema yra ta, kad trumpojo jungimo įvertinimas, kurio tikimasi daugelyje programavimo kontekstų, neveikia taip, kaip numatyta išankstinio procesoriaus direktyvose. Paprastai loginis AND užtikrina, kad antrasis operandas nebūtų įvertintas, jei pirmasis operandas klaidingas, tačiau šis mechanizmas neveikia taip pat pirminio procesoriaus makrokomandoms.

Mūsų pavyzdžiuose pirmasis scenarijus patikrina, ar makrokomanda FOO yra apibrėžta ir ar ji įvertinama pagal konkrečią reikšmę. Tai atliekama naudojant #jei apibrėžta() direktyvą, po kurios seka loginis IR (&&) operatorius. Tačiau kompiliatoriai, tokie kaip GCC ir Clang, bando įvertinti antrąją sąlygos dalį (FOO(foo)), net kai FOO neapibrėžtas, todėl atsiranda sintaksės klaida. Taip atsitinka todėl, kad pirminio procesoriaus lygmenyje nėra tikros trumpojo jungimo sampratos. Kita vertus, MSVC generuoja įspėjimą, o ne tiesioginę klaidą, nurodydamas, kad jis skirtingai traktuoja logiką, o tai gali sukelti painiavą rašant kryžminio kompiliatoriaus kodą.

Į funkcijas panašios makrokomandos, pvz., FOO(x), dar labiau painioja dalykus. Šios makrokomandos laikomos kodo fragmentais, galinčiais priimti ir grąžinti reikšmes. Antrajame scenarijuje mes apibrėžėme FOO kaip į funkciją panašią makrokomandą ir bandėme ją pritaikyti išankstinio apdorojimo sąlygai. Ši technika paaiškina, kodėl kai kurie kompiliatoriai, pvz., GCC, pateikia klaidų dėl „trūkstamų dvejetainių operatorių“, vertindami makrokomandas pirminio procesoriaus logika. Kadangi išankstinis procesorius nevykdo visos išraiškos analizavimo taip pat, kaip tai daro pagrindinė kompiliatoriaus logika, jis negali įvertinti į funkciją panašių išraiškų.

Apskritai šie scenarijai yra naudingi ne tik kaip sintaksės pratimai, bet ir norint suprasti, kaip išlaikyti suderinamumą tarp kompiliatorių. Sąlyginis kompiliavimas garantuoja, kad bus suaktyvintos atskiros kodo dalys, remiantis kompiliavimo metu apibrėžtomis makrokomandomis. Pavyzdžiui, MSVC galimybė tęsti kompiliavimą su įspėjimu, o ne sustabdyti klaidą, išskiria jį nuo kompiliatorių, tokių kaip GCC ir Clang, kurie yra griežtesni dėl išankstinio procesoriaus sąlygų. Norėdami išvengti tokių problemų, kūrėjai turi sukurti kodą, kuris nesiremtų prielaida, kad trumpojo jungimo logika išankstinio apdorojimo metu elgsis taip pat, kaip ir įprasto vykdymo metu.

#define FOO 1
// Solution 1: Simple preprocessor check
#if defined(FOO) && FOO == 1
#error "FOO is defined and equals 1."
#else
#error "FOO is not defined or does not equal 1."
#endif
// This checks for both the definition of FOO and its value.
// It avoids evaluating the macro as a function.

#define FOO(x) (x > 0)
// Solution 2: Using a function-like macro in preprocessor
#if defined(FOO) && FOO(1)
#error "FOO is defined and evaluates to true."
#else
#error "FOO is not defined or evaluates to false."
#endif
// This causes issues in compilers that try to evaluate the macro even when not defined.
// Some compilers, like GCC, will produce a syntax error in this case.

#define TESTING 1
// Unit Test 1: Verifying conditional compilation behavior
#if defined(TESTING) && TESTING == 1
#error "Unit test: TESTING is defined and equals 1."
#else
#error "Unit test: TESTING is not defined or equals 0."
#endif
// These unit tests help ensure that macros are correctly evaluated in different environments.
// Test the behavior using MSVC, GCC, and Clang compilers.

Išankstinio procesoriaus elgsenos supratimas C kalboje, kad būtų galima suderinti įvairius kompiliatorius

Vienas iš sudėtingiausių C išankstinio procesoriaus naudojimo aspektų yra išsiaiškinti, kaip skirtingi kompiliatoriai tvarko sąlygines direktyvas ir logines operacijas. Kūrėjai gali numatyti trumpojo jungimo įvertinimas būti vienodos visuose kompiliatoriuose, tačiau realybė gali būti sudėtingesnė. MSVC, GCC ir Clang skirtingai interpretuoja išankstinio procesoriaus logiką, ypač makrokomandoms ir loginiams operatoriams, pvz. &&. Suprasti šiuos skirtumus labai svarbu kuriant nešiojamąjį ir patikimą kodą, kuris be problemų kompiliuojamas keliose aplinkose.

Konkretus šios problemos aspektas yra tai, kaip kompiliatoriai interpretuoja makrokomandas. Pavyzdžiui, jei į funkciją panaši makrokomanda yra įtraukta į sąlyginę išankstinio procesoriaus direktyvą, kai kurie kompiliatoriai gali bandyti ją įvertinti, net jei ji nėra deklaruota. Taip nutinka todėl, kad pirminiam procesoriui trūksta stipraus išraiškos įvertinimo, matomo vykdant vykdymo kodą. Taigi tokios problemos kaip „trūksta dvejetainio operatoriaus“ arba „netikėti žetonai“ vyrauja tokiomis aplinkybėmis, kai kompiliatorius bando suprasti neapibrėžtas arba iš dalies nurodytas makrokomandas direktyvoje. Naudojant logines operacijas, pvz defined() o makrokomandos reikalauja nuodugniai suprasti kiekvieno kompiliatoriaus požiūrį į išankstinį apdorojimą.

Norėdami tinkamai pašalinti šiuos neatitikimus, kūrėjai turėtų parašyti išankstinio procesoriaus direktyvas, kuriose būtų atsižvelgta į kompiliatoriaus elgseną. Siekiant užtikrinti, kad kiekvienas kodų bazės komponentas tinkamai veiktų keliuose kompiliatoriuose, galima ne tik tinkamai organizuoti makrokomandas, bet ir naudoti vienetų testus ir sąlyginio kompiliavimo metodus. Ši strategija sumažina klaidų ir įspėjimų skaičių, kartu padidindama kodo priežiūrą. Šių problemų sprendimas ankstyvame kūrimo proceso etape gali padėti sumažinti paskutinės minutės netikėtumų kompiliavimo metu ir skatinti sklandesnę kelių kompiliatorių kūrimo patirtį.