Rust进阶-part6-宏
Rust进阶[part6]_宏
macro 概述
宏是 Rust 中强大的代码生成工具，与函数不同，它在编译期展开并生成具体代码，能处理可变参数、实现动态逻辑，语法上以 ! 结尾（如 println! vec! panic!）。
常用宏简化了重复操作：println! 处理格式化输出，vec! 快速创建向量，cfg! 做条件编译判断。宏支持模式匹配和代码生成，比函数更灵活，但也因编译期处理，调试和学习门槛稍高。按功能可分为声明宏（基于模式匹配）和过程宏（更复杂的代码生成），是 Rust 元编程的核心能力。
一些之前常用的宏，例如 println!、vec! 等，它们简化了代码编写。
声明宏
声明宏允许你通过模式匹配来生成代码。例如，下面是一个简单的加法声明宏：
macro_rules! add {($a:expr, $b:expr) => {$a + $b};
}fn main() {let result = add!(1, 2);println!("Result: {}", result);
}
格式
macro_rules! 宏名称 {(模式1) => { 代码1 };(模式2) => { 代码2 };// ...
}
- 模式：匹配调用宏时的输入参数。
- 元变量：用
$开头，捕获输入的片段（如表达式、标识符等）。 - 重复符号：
*（零或多次）、+（至少一次），类似正则表达式。
过程宏
派生宏
派生宏可以为结构体、枚举等类型自动生成代码。例如，使用 #[derive(Debug)] 可以自动为结构体添加调试输出的能力：
#[derive(Debug)]
struct Person {name: String,age: u8,
}fn main() {let person = Person {name: String::from("Alice"),age: 30,};println!("{:?}", person);
}
属性宏
属性宏可以为函数、结构体等添加自定义属性。例如，自定义一个日志属性宏：
#[proc_macro_attribute]
pub fn log(_attr: TokenStream, item: TokenStream) -> TokenStream {// 这里可以实现日志记录逻辑item
}#[log]
fn my_function() {println!("Function called");
}fn main() {my_function();
}
函数宏
函数宏类似于普通函数，但在编译时展开。例如：
#[proc_macro]
pub fn greet(_item: TokenStream) -> TokenStream {let code = "println!(\"Hello, world!\");";code.parse().unwrap()
}fn main() {greet!();
}
总结
宏是 Rust 中强大的代码生成工具，声明宏通过模式匹配生成代码，过程宏则提供了更灵活的代码生成方式，包括派生宏、属性宏和函数宏。
应用场景
- 减少重复代码： 通过宏生成重复的代码，提高代码的可维护性。
- 编译期计算：在编译器进行计算并生成代码，提高运行时性能。
- DSL（领域特定语言）：使用宏定义领域特定语言，提高代码的表达力和可读性。
课后习题
实现一下宏
assert_eq!(repeat!("x", 3), "xxx");assert_eq!(sum!(1, 2, 3, 4, 5), 15);assert_eq!(max_value!(1, 8, 9), 9);
代码：
#[macro_export]
macro_rules! say_hello {() => {println!("hello!");};($name:expr) => {println!("hello {}!", $name);};
}#[macro_export]
macro_rules! repeat {() => {println!("repeat!");};($s:expr, $n:expr) => {std::string::String::from($s).repeat($n)};
}#[macro_export]
macro_rules! sum {() => {println!("sum!");};($($x:expr),*) => {{let mut total = 0;$(total += $x;)*total}};
}#[macro_export]
macro_rules! max_value {() => {println!("max_value!");};($x:expr, $y:expr, $z:expr) => {if $x > $y {if $x > $z { $x } else { $z }} else {if $y > $z { $y } else { $z }}};
}一些符号拆解：
$()：分组捕获元变量。\*/+：重复匹配输入片段。$(...)\*：在展开时代入重复的代码逻辑。
// sum! 宏展开逻辑
$(total += $x;)* // 对每个捕获的表达式，生成一次累加语句