C/C++ 宏中“##”与“#”的用法

在 C/C++ 宏中，## 和 # 是两个特殊的预处理操作符，用于在宏展开时对参数进行字符串化和符号连接。以下是它们的详细用法和区别：

1. # 运算符（字符串化）

作用：将宏参数转换为字符串常量（即添加双引号）。
语法：#参数
示例：

#include <stdio.h>

// 将参数转换为字符串
#define STRINGIFY(x) #x

int main() {
    int num = 42;
    printf("变量名: %s\n", STRINGIFY(num));  // 输出: 变量名: num
    printf("值: %d\n", num);                // 输出: 值: 42
    return 0;
}

输出：

变量名: num
值: 42

应用场景：

• 在调试时输出变量名和值。
• 动态生成字符串化的参数名称。

2. ## 运算符（符号连接）

作用：将两个符号（Token）拼接为一个新的符号。
语法：符号1 ## 符号2
示例：

#include <stdio.h>

// 拼接变量名
#define CONCAT(a, b) a##b

int main() {
    int num1 = 10, num2 = 20;
    int num12 = num1 + num2;

    // 通过拼接生成变量名 num12
    printf("num1 + num2 = %d\n", CONCAT(num, 12));  // 输出: num1 + num2 = 30
    return 0;
}

输出：

num1 + num2 = 30

应用场景：

• 动态生成变量名或函数名（例如批量定义结构体字段）。
• 模板化代码，减少重复代码量。

3. # 和 ## 的联合使用

示例：生成带前缀的变量名并字符串化：

#include <stdio.h>

#define VAR_NAME(pre, num) pre##num
#define PRINT_VAR(pre, num) printf("%s = %d\n", #pre #num, VAR_NAME(pre, num))

int main() {
    int var_x1 = 100, var_x2 = 200;

    PRINT_VAR(var_x, 1);  // 展开为: printf("var_x1 = %d\n", var_x1)
    PRINT_VAR(var_x, 2);  // 展开为: printf("var_x2 = %d\n", var_x2)
    return 0;
}

输出：

var_x1 = 100
var_x2 = 200

4. 关键区别

5. 注意事项

1. ## 的限制：

   • 拼接后的符号必须是有效的标识符（如 var_1），否则会导致编译错误。
   • 不能直接拼接字符串字面量（如 "Hello" ## "World" 是非法的）。

2. 宏展开顺序：

   • 宏参数在替换前会先展开，但 # 和 ## 会阻止参数展开。若需要强制展开参数，需使用中间宏。

3. 避免歧义：

   • 使用括号避免优先级问题，例如 #define CONCAT(a, b) (a##b)。

6. 进阶示例

动态生成枚举和字符串映射

#include <stdio.h>

#define DEFINE_ENUM(name) \
    enum name {           \
        name##_A,        \
        name##_B,        \
        name##_C         \
    };                    \
    const char* name##_strings[] = { #name "_A", #name "_B", #name "_C" }

DEFINE_ENUM(Color);  // 生成 enum Color 和 Color_strings

int main() {
    printf("枚举值: %d -> %s\n", Color_A, Color_strings[Color_A]);  // 输出: 0 -> Color_A
    return 0;
}

总结

• #：将宏参数转换为字符串，用于调试输出或动态字符串生成。
• ##：拼接符号生成新标识符，适用于模板化代码和减少重复。
• 联合使用时，可以实现高度灵活的代码生成（如反射、枚举映射等）。
• 注意宏展开的优先级和符号有效性，避免编译错误。