C++ 变参宏的两个技巧

TL;DR

小朋友不要乱学

1. 基于参数数量重载宏函数。
2. 当 __VA_ARGS__ 为空时，忽略多余的逗号。

基于参数数量重载宏函数

参考这个回答：Overloading Macro on Number of Arguments

大概套路就是：

void f0();
void f1(int a);
void f2(int a, int b);
void f3(int a, int b, int c);

// define K concrete macro functions
#define FUNC_0() f0()
#define FUNC_1(a) f1(a)
#define FUNC_2(a, b) f2((a), (b))
#define FUNC_3(a, b, c) f3((a), (b), (c))

// define a chooser on arguments count
#define FUNC_CHOOSER(...) GET_4TH_ARG(__VA_ARGS__, FUNC_3, FUNC_2, FUNC_1, FUNC_0)

// define a helper macro
#define GET_4TH_ARG(a1, a2, a3, a4, ...) a4

// define the entry macro
#define FUNC(...) FUNC_CHOOSER(__VA_ARGS__)(__VA_ARGS__)

上面这个例子中，我们希望通过一个统一的入口（FUNC），根据参数数量重载几个具体的宏（FUNC_0 到 FUNC_3）。

具体做法是将宏定义分成两部分，首先通过参数数量来选择具体的宏名字，再将参数传入这个具体的宏，完成调用。

第一部分入口是：

FUNC_CHOOSER(__VA_ARGS__)

我们看到它会被展开成

GET_4TH_ARG(__VA_ARGS__, FUNC_3, FUNC_2, FUNC_1, FUNC_0)

假如我们传入的参数为 FUNC(0, 1)，则 __VA_ARGS__ 展开成 0, 1，上面的表达式展开成

GET_4TH_ARG(0, 1, FUNC_3, FUNC_2, FUNC_1, FUNC_0)

GET_4TH_ARG 的结果是只保留第 4 个参数，恰好就是我们要的 FUNC_2。再之后的过程就很直接了。

这种方法的关键就是 FUNC_CHOOSER 中目标宏的顺序要逆序，从而实现根据参数数量选择正确的目标宏。

上面的方案有几点要注意：

1. 参数数量要连续。如果只存在 FUNC_3 和 FUNC_0，我们需要填充几个 dummy name 人为制造报错。
2. 数量数量必须是确定的。对于不定数量的调用，只能硬着头皮从 1 定义到某个超大的数（如 67）。（比如这个例子）

忽略多余的逗号

参考这个回答：C Preprocessor Remove Trailing Comma

这个例子 中我们用到了一个可变参数的宏来调用一个可变参数的函数：

#include <fmt/format.h>

template <typename S, typename... Args>
void print(const S & fmt_str, Args &&... args) {
    fmt::print(fmt_str, std::forward<Args>(args)...);
}

#define PRINT(fmt_str, ...) print(fmt_str, __VA_ARGS__)

int main() {
    PRINT("a = {}, b = {}", 1, 2);
    PRINT("xxx");
}

看起来一切都 OK，直到编译时：

# gcc
<source>: In function 'int main()':
<source>:8:55: error: expected primary-expression before ')' token
    8 | #define PRINT(fmt_str, ...) print(fmt_str, __VA_ARGS__)
      |                                                       ^
<source>:12:5: note: in expansion of macro 'PRINT'
   12 |     PRINT("xxx");
      |     ^~~~~

# clang
<source>:12:5: error: expected expression
    PRINT("xxx");
    ^
<source>:8:55: note: expanded from macro 'PRINT'
#define PRINT(fmt_str, ...) print(fmt_str, __VA_ARGS__)
                                                      ^

原因是 PRINT("xxx") 会导致 PRINT 中的 __VA_ARGS__ 为空，展开时产生了一个多余的逗号：

print(fmt_str, )

这个问题看起来有两种解法：

1. 用 __VA_OPT__(,) 处理逗号。亲测可用，但只能用于 gcc。
2. 用 ##__VA_ARGS__，它可以在展开为空时消除掉前面的逗号。亲测 gcc 与 clang 都可用。