Chrome-base源码分析(2)之Macros模块

Author：Once Day Date：2024年6月29日

漫漫长路，才刚刚开始…

全系列文章请查看专栏: 源码分析_Once-Day的博客-CSDN博客

参考文档:

• macros - Chromium Code Search
• Chrome base 库详解：工具类和常用类库_base::repeatingcallback-CSDN博客
• For Developers (chromium.org)
• 手动代码中包含C++20 __VA_OPT__错误的类函数宏-腾讯云开发者社区-腾讯云 (tencent.com)

1. 概述

chrome-base源码中macros模块是一个比较简单的模块，定义了一些简单的宏，有五个源文件，下面一一介绍。

2. concat.h

源码如下:

// A macro that expands to the concatenation of its arguments. If the arguments
// are themselves macros, they are first expanded (due to the indirection
// through a second macro). This can be used to construct tokens.
#define BASE_CONCAT(a, b) BASE_INTERNAL_CONCAT(a, b)// Implementation details: do not use directly.
#define BASE_INTERNAL_CONCAT(a, b) a##b

这个非常基础的关键字拼接宏，例如下面所示:

TEST(MacrosTest, Concat) {auto a = BASE_CONCAT(10, 20);std::cout << "a: " << a << std::endl;EXPECT_EQ(a, 1020);auto b = BASE_CONCAT(5000, 6000);std::cout << "b: " << b << std::endl;EXPECT_EQ(b, 50006000);
}
>>> a: 1020
>>> b: 50006000

BASE_CONCAT(10, 20)会输出1020，这是可以作为源码字面量的值，并不是"10" + "20" = "1020"这种字符串拼接。

3. if.h

源码如下:

// Given a `_Cond` that evaluates to exactly 0 or 1, this macro evaluates to
// either the `_Then` or `_Else` args. Unlike a real conditional expression,
// this does not support conditions other than `0` and `1`.
#define BASE_IF(_Cond, _Then, _Else) \BASE_CONCAT(BASE_INTERNAL_IF_, _Cond)(_Then, _Else)// Implementation details: do not use directly.
#define BASE_INTERNAL_IF_1(_Then, _Else) _Then
#define BASE_INTERNAL_IF_0(_Then, _Else) _Else

这段代码定义了一个名为BASE_IF的宏,用于实现编译期的条件选择功能。

宏接受三个参数:_Cond、_Then和_Else。_Cond必须是一个计算结果为0或1的表达式。

根据_Cond的值,宏会将其展开为_Then或_Else参数的内容。

宏的实现依赖于两个内部宏BASE_INTERNAL_IF_1和BASE_INTERNAL_IF_0，它们分别选择_Then和_Else参数。

通过巧妙的宏拼接，BASE_IF能够在编译期根据条件选择代码，而不会产生运行时开销。

例如下面所示:

TEST(MacrosTest, If) {auto a = BASE_IF(1, 10, 20);std::cout << "a: " << a << std::endl;EXPECT_EQ(a, 10);auto b = BASE_IF(0, 100, 200);std::cout << "b: " << b << std::endl;EXPECT_EQ(b, 200);
}
>>> a: 10
>>> b: 200

4. is_empty.h

源码如下:

// A macro that substitutes with 1 if called without arguments, otherwise 0.
#define BASE_IS_EMPTY(...) BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_EXPANDED(__VA_ARGS__)
#define BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_EXPANDED(...) \BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_INNER(_, ##__VA_ARGS__)
#define BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_INNER(...) \BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_INNER_EXPANDED(__VA_ARGS__, 0, 1)
#define BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_INNER_EXPANDED(e0, e1, is_empty, ...) is_empty

这段代码定义了一个名为BASE_IS_EMPTY的宏，用于检查宏是否被传递了参数。如果宏调用时没有传递任何参数，则展开为1，否则展开为0。

宏的实现依赖于几个内部宏:

• BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_EXPANDED: 对传入的参数进行展开，并在前面添加一个下划线。
• BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_INNER: 在展开后的参数列表前添加固定的参数。
• BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_INNER_EXPANDED: 根据参数个数选择结果，如果只有固定参数则说明原宏调用时没传参数，返回1，否则返回0。

通过这种巧妙的宏展开和参数匹配，BASE_IS_EMPTY能够在编译期判断宏调用时是否传递了参数。下面是一些示例:

BASE_IS_EMPTY()      // 展开为 1
BASE_IS_EMPTY(a)     // 展开为 0 
BASE_IS_EMPTY(a, b)  // 展开为 0

这个宏常用于其他宏定义中，用于根据传参情况生成不同的代码，或者进行静态断言检查宏参数等。比如可以写一个字符串连接的宏:

#define CONCAT(a, ...) \BASE_IF(BASE_IS_EMPTY(__VA_ARGS__), a, CONCAT_INNER(a, __VA_ARGS__))// 当只传一个参数时直接返回,多个参数时递归拼接  

在windows上编译时，需要传入/Zc:preprocessor参数，以确保C++预编译器的行为和GCC一致。

windows上默认行为比较特殊，如下:

// windows行为
BASE_IS_EMPTY(a, b, c, d)
>>> BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_EXPANDED(a, b, c, d)
>>> BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_INNER(_, a, b, c, d)
>>> BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_INNER_EXPANDED(_, a, b, c, d, 0, 1)
e0 =  _, a, b, c, d  //因为windows默认把__VA_ARGS__当成整体了，这与GCC行为存在差异
e1 =  0
e2 =  1

GCC的默认行为如下:

// GCC行为
BASE_IS_EMPTY(a, b, c, d)
>>> BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_EXPANDED(a, b, c, d)
>>> BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_INNER(_, a, b, c, d)
>>> BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_INNER_EXPANDED(_, a, b, c, d, 0, 1)
e0 =  _
e1 =  a # GCC上, 默认是按照展开位置来抉择
e2 =  b
......

虽然GCC的行为是正常展开了变量，参数和位置能一一对应，但是依旧不满足逻辑，如下：

// BASE_IS_EMPTY() 应该返回 1
BASE_IS_EMPTY() => BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_INNER(_) => BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_INNER_EXPANDED(_, 0, 1)
>>> 所以is_empty == 1
// BASE_IS_EMPTY(a, b, c, d) 应该返回0
BASE_IS_EMPTY(a, b, c, d) => BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_INNER_EXPANDED(_, a, b, c, d, 0, 1)
>>> 所以is_empty == b, 这并不符合预期

所以需要对命令稍加改造:

// 在Windows上使用msvc时, 需要/Zc:preprocessor参数, 否则宏处理会有问题
// reference: https://stackoverflow.com/questions/77700691/getting-va-opt-to-be-recognized-by-visual-studio
// 对于多个参数的情况, __VA_OPT__会将逗号和参数一起处理, 然后通过#__VA_ARGS__转换成一个字符串// A macro that substitutes with 1 if called without arguments, otherwise 0.
#define BASE_IS_EMPTY(...) BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_EXPANDED(__VA_ARGS__)
#define BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_EXPANDED(...) \BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_INNER("_" __VA_OPT__(,) #__VA_ARGS__)
#define BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_INNER(...) \BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_INNER_EXPANDED(__VA_ARGS__, 0, 1)
#define BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_INNER_EXPANDED(e0, e1, is_empty, ...) is_empty

这里通过"_" __VA_OPT__(,) #__VA_ARGS__来操作，将__VA_ARGS__当成整体变成字符串，那么就有:

BASE_IS_EMPTY(a, b, c, d) => BASE_INTERNAL_IS_EMPTY_INNER_EXPANDED("_", "a, b, c, d", 0, 1)
>>> is_empty == 0, 符合预期

5. remove_parens.h

源码如下:

// A macro that removes at most one outer set of parentheses from its arguments.
// If the arguments are not surrounded by parentheses, this expands to the
// arguments unchanged. For example:
// `BASE_REMOVE_PARENS()` -> ``
// `BASE_REMOVE_PARENS(foo)` -> `foo`
// `BASE_REMOVE_PARENS(foo(1))` -> `foo(1)`
// `BASE_REMOVE_PARENS((foo))` -> `foo`
// `BASE_REMOVE_PARENS((foo(1)))` -> `foo(1)`
// `BASE_REMOVE_PARENS((foo)[1])` -> `(foo)[1]`
// `BASE_REMOVE_PARENS(((foo)))` -> `(foo)`
// `BASE_REMOVE_PARENS(foo, bar, baz)` -> `foo, bar, baz`
// `BASE_REMOVE_PARENS(foo, (bar), baz)` -> `foo, (bar), baz`
#define BASE_REMOVE_PARENS(...)                                            \BASE_IF(BASE_INTERNAL_IS_PARENTHESIZED(__VA_ARGS__), BASE_INTERNAL_ECHO, \BASE_INTERNAL_EMPTY())                                           \__VA_ARGS__#define BASE_INTERNAL_IS_PARENTHESIZED(...) \BASE_IS_EMPTY(BASE_INTERNAL_EAT __VA_ARGS__)
#define BASE_INTERNAL_EAT(...)
#define BASE_INTERNAL_ECHO(...) __VA_ARGS__
#define BASE_INTERNAL_EMPTY()

这段代码定义了一个名为BASE_REMOVE_PARENS的宏，用于移除宏参数最外层的一对括号(如果有的话)。如果参数没有被括号包围，则宏展开后的结果与原参数相同。

宏的实现利用了之前提到的BASE_IS_EMPTY和BASE_IF宏，以及一些辅助的内部宏:

• BASE_INTERNAL_IS_PARENTHESIZED: 判断参数是否被括号包围。它将参数传递给BASE_INTERNAL_EAT宏，如果参数有括号，那么括号内的内容会被BASE_INTERNAL_EAT"吃掉"，导致BASE_IS_EMPTY的结果为1，否则为0。
• BASE_INTERNAL_EAT: 接受任意参数，但不做任何事情。
• BASE_INTERNAL_ECHO: 原样返回传入的参数。
• BASE_INTERNAL_EMPTY: 不接受任何参数，也不返回任何内容。

BASE_REMOVE_PARENS的实现可以分为两步:

• 使用BASE_INTERNAL_IS_PARENTHESIZED判断参数是否有括号。
• 根据第一步的结果，使用BASE_IF选择BASE_INTERNAL_ECHO(有括号)或BASE_INTERNAL_EMPTY(无括号)，并将其展开。

最后，将原始的__VA_ARGS__附加在展开的结果之后。如果参数有括号，那么展开的空宏会移除最外层括号，否则原始参数不变。

下面是一个示例演示:

BASE_REMOVE_PARENS((foo))
>>> BASE_IF(BASE_INTERNAL_IS_PARENTHESIZED((foo))), BASE_INTERNAL_ECHO, BASE_INTERNAL_EMPTY()) (foo)
>>> BASE_IF(BASE_IS_EMPTY(BASE_INTERNAL_EAT ((foo))), BASE_INTERNAL_ECHO, BASE_INTERNAL_EMPTY()) (foo)
//这里__VA_ARGS__外面存在括号，则会执行BASE_INTERNAL_EAT宏，从而变成空，条件选择BASE_INTERNAL_ECHO
>>> BASE_INTERNAL_ECHO (foo)
>>> foo // 去掉了外面一层括号