如何调试宏?

How do I debug macros?

所以我得到了以下我正在尝试调试的宏代码。我从 Rust Book under the section "The deep end". I renamed the variables within the macro to more closely follow this post.

我的目标是让程序打印出 BCT 程序的每一行。我很清楚这是非常繁重的编译器。

rustc 给我的唯一错误是:

user@debian:~/rust/macros$ rustc --pretty expanded src/main.rs -Z unstable-options > src/main.precomp.rs
src/main.rs:151:34: 151:35 error: no rules expected the token `0`
src/main.rs:151     bct!(0, 1, 1, 1, 0, 0, 0; 1, 0);

我可以采取什么步骤来找出宏中 问题的来源?

这是我的代码:

fn main() {
{
    // "Bitwise Cyclic Tag" automation through macros
    macro_rules! bct {
        // cmd 0:  0 ... => ...
        (0, $($program:tt),* ; $_head:tt)
            => (bct_p!($($program),*, 0 ; ));
        (0, $($program:tt),* ; $_head:tt, $($tail:tt),*)
            => (bct_p!($($program),*, 0 ; $($tail),*));

        // cmd 1x:  1 ... => 1 ... x
        (1, $x:tt, $($program:tt),* ; 1)
            => (bct_p!($($program),*, 1, $x ; 1, $x));
        (1, $x:tt, $($program:tt),* ; 1, $($tail:tt),*)
            => (bct_p!($($program),*, 1, $x ; 1, $($tail),*, $x));

        // cmd 1x:  0 ... => 0 ...
        (1, $x:tt, $($program:tt),* ; $($tail:tt),*)
            => (bct_p!($($program),*, 1, $x ; $($tail),*));

        // halt on empty data string
        ( $($program:tt),* ; )
            => (());
        }

    macro_rules! print_bct {
        ($x:tt ; )
            => (print!("{}", stringify!($x)));
        ( ; $d:tt)
            => (print!("{}", stringify!($d)));
        ($x:tt, $($program:tt),* ; )
            => {
                print!("{}", stringify!($x));
                print_bct!($program ;);
            };
        ($x:tt, $($program:tt),* ; $($data:tt),*)
            => {
                print!("{}", stringify!($x));
                print_bct!($program ; $data);
            };
        ( ; $d:tt, $($data:tt),*)
            => {
                print!("{}", stringify!($d));
                print_bct!( ; $data);
            };
    }

    macro_rules! bct_p {
        ($($program:tt),* ; )
            => {
                print_bct!($($program:tt),* ; );
                println!("");
                bct!($($program),* ; );
            };
        ($($program:tt),* ; $(data:tt),*)
            => {
                print_bct!($($program),* ; $($data),*);
                println!("");
                bct!($($program),* ; $($data),*);
            };
    }

    // the compiler is going to hate me...
    bct!(0, 1, 1, 1, 0, 0, 0; 1, 0);
}            

调试很有趣。我从尽可能简单的输入开始,然后从那里开始。我发现我在使用打印功能的过程中遇到了问题(重写以便它只打印输入而不循环返回!)。

我还添加了更明确的规则,然后在一切正常后将其删除(当然是一个接一个地进行测试)。一旦我知道每个单独的部分都在编译,并且打印功能在工作,我就能够验证宏的输出。下面的宏有时会在不应该运行的时候运行,但它会编译、打印并且是可调试的。我对目前的状态很满意 post 在这里。

fn main() {
    // "Bitwise Cyclic Tag" automation through macros
    macro_rules! bct {
        // cmd 0:  0 ... => ...
        (0, $($program:tt),* ; $_head:tt)
            => (pbct!($($program),*, 0 ; ));
        (0, $($program:tt),* ; $_head:tt, $($tail:tt),*)
            => (pbct!($($program),*, 0 ; $($tail),*));

        // cmd 1x:  1 ... => 1 ... x
        (1, $x:tt, $($program:tt),* ; 1)
            => (pbct!($($program),*, 1, $x ; 1, $x));
        (1, $x:tt, $($program:tt),* ; 1, $($tail:tt),*)
            => (pbct!($($program),*, 1, $x ; 1, $($tail),*, $x));

        // cmd 1x:  0 ... => 0 ...
        (1, $x:tt, $($program:tt),* ; $($tail:tt),*)
            => (pbct!($($program),*, 1, $x ; $($tail),*));

        // halt on empty data string
        ( $($program:tt),* ; )
            => (());
    }

    macro_rules! println_bct {
        () =>
            (println!(""));
        (;) =>
            (println!(":"));

        ($d:tt) =>
            (println!("{}", stringify!($d)));
        ($d:tt, $($data:tt),*) => {
            print!("{}", stringify!($d));
            println_bct!($($data),*);
        };
        ( ; $($data:tt),*) => {
            print!(":");
            println_bct!($($data),*);
        };

        ($x:tt ; $($data:tt),*) => {
            print!("{}", stringify!($x));
            println_bct!( ; $($data),*);
        };
        ($x:tt, $($program:tt),* ; $($data:tt),*) => {
            print!("{}", stringify!($x));
            println_bct!($($program),* ; $($data),*);
        };
    }

    macro_rules! pbct {
        ($($program:tt),* ; $($data:tt),*) => {
            println_bct!($($program),* ; $($data),*);
            bct!($($program),* ; $($data),*);
        };
    }

    pbct!(0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0 ; 1, 0, 1);

    // This one causes the compiler to hit recursion limits, heh
    // pbct!(0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0 ; 1, 0, 1);
}

有两种主要方法可以调试无法展开的宏:

  • trace_macros!
  • log_syntax!

(注意。两者都是功能门控,具有相同名称的功能,因此需要夜间编译器才能工作,multirust 可以轻松地在此类工作的版本之间切换。)

trace_macros!(...) 接受一个布尔参数来打开或关闭宏跟踪(即它是有状态的),如果它打开,编译器将在扩展时打印每个宏调用及其参数。通常人们只想在箱子的顶部抛出一个 trace_macros!(true); 调用,例如如果一个 adds 以下到代码的顶部:

#![feature(trace_macros)]

trace_macros!(true);

然后输出如下:

bct! { 0 , 1 , 1 , 1 , 0 , 0 , 0 ; 1 , 0 }
bct_p! { 1 , 1 , 1 , 0 , 0 , 0 , 0 ; 0 }
<anon>:68:34: 68:35 error: no rules expected the token `0`
<anon>:68     bct!(0, 1, 1, 1, 0, 0, 0; 1, 0);
                                           ^
playpen: application terminated with error code 101

这有望缩小问题范围:bct_p! 调用在某种程度上无效。仔细看问题就出来了,bct_p的第二条臂左边应该用$data:tt的时候却用了data:tt,也就是少了一个$.

    ($($program:tt),* ; $(data:tt),*)

允许编译取得进展的修复。

log_syntax! 在这种情况下并不是立即有用,但仍然是一个简洁的工具:它接受任意参数并在扩展时打印出来,例如

#![feature(log_syntax)]

log_syntax!("hello", 1 2 3);

fn main() {}

将在编译时打印 "hello" , 1 2 3。这对于检查其他宏调用中的内容最有用。

(一旦你的扩展开始工作,调试生成代码中任何问题的最佳工具是使用 --pretty expanded 参数到 rustc。注意。这需要 -Z unstable-options 要传递的标志以激活它。)

用于轻松查看扩展的另一个好工具是 cargo-expand

可以安装:

cargo install cargo-expand

然后非常简单地用作:

cargo expand

或更精确地定位特定测试文件(例如tests/simple.rs):

cargo expand --test simple

一定要查看 --help,有很多选项可以缩小扩展的范围。您甚至可以针对个人 items (structs, fns etc.) 进行扩展!