Rust用宏实现参数可变的函数

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声明式宏

Rust中宏的概念与C/C++中相类似，是编译期间执行的一系列指令。但和C语言相比，Rust中的宏，有着更加复杂的替换，下面是一个示例

macro_rules! sqr {
    ($x:expr) => {$x * $x}
}

fn main() {
    println!("{}", sqr!(1 + 1));
}
// 运行结果为4
1
2
3
4
5
6
7
8

其中，$x的类型是expr，即表达式。sqr的具体操作，就是把表达式$x替换为$x * $x。

仅从上面的示例来看，宏似乎同函数没什么区别，或许优势仅体现在编译期做替换，从而在编译后可以减少一个函数指针的开销。

所以，接下来，不妨用宏实现一个函数无法实现的功能：输入多个参数。

参数可变的求和函数

下面用宏实现一个输入参数可变的函数sum，功能是求和。

macro_rules! sum {
    ( $( $x:expr ),* ) => {
        {
            let mut n = 0;
            $(n += $x;)*
            n
        }
    };
}

fn main(){
    println!("{}", sum!(1,2,3,4));
}
1
2
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4
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9
10
11
12
13

编译运行的结果为10，接下来就细致地探讨一下这个宏的替换规则。

首先，输入是

( $( $x:expr ),* )
1

这里星号起到一个重复匹配的作用，表示左侧的表达式可以重复匹配多次。而左侧的表达式又被分成两部分，最内层的$紧跟着的x是一个表达式，这个表达式没有任何要求。而这个x与后面的逗号与前面的$符号则形成了外层的匹配模式。

结合我们的输入

sum!(1,2,3,4)
1

摘掉调用宏时用到的sum!()，其真正被替换的值便是1,2,3,4，而与宏定义中表达式相匹配的，则可理解为依次是

1 , 2 , 3 , 4

1,2,3,4​

从而宏的替换内容，可以被拆解为

let mut n = 0;
n += 1;
n += 2;
n += 3;
n += 4;
return n
1
2
3
4
5
6

于是，求和的功能就通过宏的方式实现了。