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假设我有一个场景，我需要确保我的代码中使用的值是编译时常量（例如，可能是对P10 规则 2 “固定循环边界”的严格解释）。如何在 C 语言级别强制执行此操作？

C在语言级别支持整数常量表达式的概念。必须有可能找到一种方法来利用这一点，以便只有符合本规范的值才能在表达式中使用，对吧？例如：

for (int i = 0; i < assert_constant(10); ++i) {...

一些部分解决方案不够通用，无法在多种情况下使用：

  • 位域：static_assert在 C11 之前的 C中实现的经典策略是使用一个位域，当条件失败时其值将是非法的：

    struct { int _:(expression); }

    虽然这可以很容易地包装以用作表达式的一部分，但它根本不通用 - expression"[may] 的最大值不超过将指定类型的对象的宽度，如果省略了冒号和表达式"（C11 6.7.2.1），它对expression（通常可能是 64）的大小设置了非常低的便携限制。它也可能不是负面的。

  • 枚举：要求enum任何初始化表达式都是整数常量表达式。但是，enum声明不能嵌入到表达式中（与struct定义不同），需要它自己的语句。由于枚举器列表中的标识符被添加到周围的作用域中，因此我们每次也需要一个新名称。__COUNTER__没有标准化，所以没有办法从宏中实现这一点。

  • 案例：同样，一行的参数表达式case必须是一个整数常量。但这需要周围的switch陈述。这并不比 好很多enum，而且它是您不想隐藏在宏中的那种东西（因为它会生成真实的语句，即使它们很容易被优化器删除）。

  • 数组声明：从 C99 开始，数组大小甚至不必是常量，这意味着它无论如何都不会产生所需的错误。这也是一个需要将名称引入周围范围的语句，遇到与enum.

肯定有某种方法可以在可重复的宏中隐藏常量检查，传递值（因此它可以用作表达式），并且不需要语句行或引入额外的标识符？

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原来有办法！

尽管在 C 中允许本地分配的数组具有可变长度，但标准明确要求此类数组没有显式初始化程序。我们可以通过给数组一个初始化列表来强制禁用 VLA 语言功能，这将强制数组大小为整数常量表达式（编译时常量）：

int arr[(expression)] = { 0 };

初始化器的内容无关紧要；{ 0 }将永远有效。

这仍然略逊于enum解决方案，因为它需要一个声明并引入一个名称。但是，与枚举不同，数组可以匿名（作为复合文字）：

(int[expression]){ 0 }

由于复合文字有一个初始化器作为语法的一部分，所以它永远不可能成为 VLA，所以仍然保证它expression是一个编译时常量。

最后，因为匿名数组是表达式，我们可以将它们传递给sizeof这给了我们一种传递原始值的方法expression：

sizeof((char[expression]){ 0 })

这还有一个额外的好处，就是保证数组永远不会在运行时被分配。

最后，稍微总结一下，我们甚至可以处理零值或负值：

sizeof((char[(expression)*0+1]){ 0 }) * 0 + (expression)

这忽略了设置数组大小时的实际值（expression始终为1），但仍考虑其恒定状态；然后它也忽略数组的大小并仅返回原始表达式，因此对数组大小的限制 - 必须大于零 - 不需要应用于返回值。expression是重复的，但这就是宏的用途（如果编译，它不会被重新计算，因为 a. 它是一个常量，并且 b. 第一次使用在 a 内sizeof）。因此：

#define assert_constant(X) (sizeof((char[(X)*0+1]){ 0 }) * 0 + (X))

对于加分，我们可以使用非常相似的技术来实现一个static_switch 表达式，通过将数组大小与 C11 结合起来_Generic（这可能没有很多实际用途，但可能会取代一些不流行的嵌套三元组）：

#define static_switch(VAL, ...) _Generic(&(char[(VAL) + 1]){0}, __VA_ARGS__)
#define static_case(N) char(*)[(N) + 1]

char * x = static_switch(3,
             static_case(0): "zero",
             static_case(1): "one",
             static_case(2): "two",
             default: "lots");
printf("result: '%s'\n", x); //result: 'lots'

（我们使用数组的地址来生成显式的指向数组的指针类型，而不是让实现决定是否_Generic将数组提升为指针；截至 2016 年 4 月，DR 481及其随后的语言在语言中修复了这种歧义TC。）

assert_constant这比不接受负值的限制性稍强一些。但是，通过将 a+1放入控制表达式和所有 case 值中，我们至少可以让它接受零。

于 2015-11-22T03:43:07.763 回答