"Local" C 中的标签和跳转 table 实现

Question

我正在尝试在 C 中进行基于宏的跳转 table。

下面是一些示例代码：

#include "stdio.h"

#define GOTO(X) static void* caseArg[] = {&&I0, &&R0, &&S0, &&F0, &&G0, &&H0}; \
    goto *caseArg[X];

#define FINISH() goto caseEnd;

int main(int argc, char** argv) {

    GOTO(1);

    I0: printf("in I0\n"); FINISH();
    R0: printf("in R0\n"); FINISH();
    S0: printf("in R0\n"); FINISH();
    F0: printf("in R0\n"); FINISH();
    G0: printf("in R0\n"); FINISH();
    H0: printf("in R0\n"); FINISH();

    caseEnd:;

}

可能的标签（I0、R0 等）必须相同。

问题是：我希望能够在同一个源文件的不同作用域部分使用同一个宏。但是，编译器抱怨标签已定义。

我想达到的目标：

int main(int argc, char** argv) {

     { // scope 1 

        GOTO(1);

        I0: printf("in I0\n"); FINISH();
        R0: printf("in R0\n"); FINISH();
        S0: printf("in R0\n"); FINISH();
        F0: printf("in R0\n"); FINISH();
        G0: printf("in R0\n"); FINISH();
        H0: printf("in R0\n"); FINISH();

        caseEnd:;

    }

    { // scope 2

        GOTO(4);

        I0: printf("in I0\n"); FINISH();
        R0: printf("in R0\n"); FINISH();
        S0: printf("in R0\n"); FINISH();
        F0: printf("in R0\n"); FINISH();
        G0: printf("in R0\n"); FINISH();
        H0: printf("in R0\n"); FINISH();

        caseEnd:;

    }

}

有什么想法吗？任何可能的解决方法？

Answer 1

标签作为值只能在使用 gcc 编译时使用，因为它是 gcc 扩展。

所以它 100% 正常工作。

https://godbolt.org/z/jQvssU

回答第二个问题 - 是的，您可以使用它不同的功能：https://godbolt.org/z/aoA3XQ

Answer 2

考虑向您的宏添加一个 scope 参数。

结果会是这样的：

#include "stdio.h"

#define GOTO(scope,X) static void* caseArg[] = {&&scope##_I0, &&scope##_R0, &&scope##_S0, &&scope##_F0, &&scope##_G0, &&scope##_H0}; \
    goto *caseArg[X];

#define FINISH(scope) goto scope##_caseEnd;

int main(int argc, char** argv)
{
  {
    GOTO(SCOPE_1, 1);

    SCOPE_1_I0: printf("in I0\n"); FINISH(SCOPE_1);
    SCOPE_1_R0: printf("in R0\n"); FINISH(SCOPE_1);
    SCOPE_1_S0: printf("in R0\n"); FINISH(SCOPE_1);
    SCOPE_1_F0: printf("in R0\n"); FINISH(SCOPE_1);
    SCOPE_1_G0: printf("in R0\n"); FINISH(SCOPE_1);
    SCOPE_1_H0: printf("in R0\n"); FINISH(SCOPE_1);

    SCOPE_1_caseEnd:;
  }
  {
    GOTO(SCOPE_2, 3);

    SCOPE_2_I0: printf("in I0\n"); FINISH(SCOPE_2);
    SCOPE_2_R0: printf("in R0\n"); FINISH(SCOPE_2);
    SCOPE_2_S0: printf("in R0\n"); FINISH(SCOPE_2);
    SCOPE_2_F0: printf("in R0\n"); FINISH(SCOPE_2);
    SCOPE_2_G0: printf("in R0\n"); FINISH(SCOPE_2);
    SCOPE_2_H0: printf("in R0\n"); FINISH(SCOPE_2);

    SCOPE_2_caseEnd:;
  }
}

这不是最优的，但它适用于每个编译器。

请注意，如果要调用的块与问题示例中的模式完全相同，您甚至可以定义另一个宏来调用 FULL_MACRO(scope,X)，因为所有 GOTO 和 FINISH 调用将能够被参数化。

Answer 3

您需要 __label__ 扩展（至少在 gcc、clang 和 tinycc 中），它允许您将标签范围限定为块。

需要在块的最开头声明标签

__label__ I0, R0, S0, F0, G0, H0;

（连续 __label__ I0; __label__ R0; ... 或两种形式的混合也适用。）

除非使用 __label__ 声明为局部作用域，否则 C 标签的作用域为它们的封闭函数。

你的例子 __label__:

#include "stdio.h"

#define GOTO(X) static void* const caseArg[] = {&&I0, &&R0, &&S0, &&F0, &&G0, &&H0}; \
    goto *caseArg[X];

#define FINISH() goto caseEnd;

#define DECL_LBLS() __label__ I0, R0, S0, F0, G0, H0, caseEnd

int main(int argc, char** argv) {

    {   DECL_LBLS();

        GOTO(2);

        I0: printf("in I0\n"); FINISH();
        R0: printf("in R0\n"); FINISH();
        S0: printf("in S0\n"); FINISH();
        F0: printf("in F0\n"); FINISH();
        G0: printf("in G0\n"); FINISH();
        H0: printf("in H0\n"); FINISH();
        caseEnd:;
    }

    {   DECL_LBLS();

        GOTO(1);

        I0: printf("in I0\n"); FINISH();
        R0: printf("in R0\n"); FINISH();
        S0: printf("in S0\n"); FINISH();
        F0: printf("in F0\n"); FINISH();
        G0: printf("in G0\n"); FINISH();
        H0: printf("in H0\n"); FINISH();
        caseEnd:;
    } 
}

https://gcc.godbolt.org/z/63YSkG

在这种特殊情况下，这种基于本地标签的跳转表似乎比普通的旧 switch 买得少。

Answer 4

这是一个非常丑陋的解决方案，但如果您愿意向范围添加额外的前缀定义，则可以通过串联来实现

#include "stdio.h"

// Helpers
#define CONCAT(a, b) CONCAT2(a, b)
#define CONCAT2(a, b) a ## b

// Label redirection
#define I0 CONCAT(PREFIX, I0)
#define R0 CONCAT(PREFIX, R0)
#define S0 CONCAT(PREFIX, S0)
#define F0 CONCAT(PREFIX, F0)
#define G0 CONCAT(PREFIX, G0)
#define H0 CONCAT(PREFIX, H0)
#define caseEnd CONCAT(PREFIX, caseEnd)

#define GOTO(X) static void* caseArg[] = {&&I0, &&R0, &&S0, &&F0, &&G0, &&H0}; \
    goto *caseArg[X];

#define FINISH() goto caseEnd;

int main(int argc, char** argv) {

     { // scope 1 
        #define PREFIX SCOPE1
        GOTO(1);

        I0: printf("in I0\n"); FINISH();
        R0: printf("in R0\n"); FINISH();
        S0: printf("in R0\n"); FINISH();
        F0: printf("in R0\n"); FINISH();
        G0: printf("in R0\n"); FINISH();
        H0: printf("in R0\n"); FINISH();

        caseEnd:;
        #undef PREFIX

    }

    { // scope 2
        #define PREFIX SCOPE2
        GOTO(4);

        I0: printf("in I0\n"); FINISH();
        R0: printf("in R0\n"); FINISH();
        S0: printf("in R0\n"); FINISH();
        F0: printf("in R0\n"); FINISH();
        G0: printf("in R0\n"); FINISH();
        H0: printf("in R0\n"); FINISH();

        caseEnd:;
        #undef PREFIX
    }

}

"Local" C 中的标签和跳转 table 实现

"Local" labels in C and jump table implementation

c

macros

goto

jump-table

dispatch