终结篇

## 难以驾驭的引号 对于自己定义的宏，建议先在你的大脑中对它进行逐步展开，确信自己完全理解这个展开过程。如果大脑的堆栈不够用，可以用纸和笔记录展开过程。这样可以在很大程度上提高宏定义的正确性。 m4 宏调用的复杂之处在于嵌套的宏调用——在一个宏的展开结果中调用了其他宏。例如，宏 `A` 的展开结果中调用了宏`X`，如果期望 `X` 先于 `A` 被 m4 展开，那么在 `A` 的定义中就不要在 `X` 的外围加引号。如果在期望 `A` 展开后，当 m4 再度读取 `A` 的展开结果的过程中再展开 `X`，那么 `X` 的外围必须要有引号。再复杂一些，如果宏 `X` 的展开结果中又调用了宏 `Y`，并且期望 `Y` 是在 m4 再度读取 `X` 展开结果的过程中被展开，那么 `Y` 的外围也必须要有一重引号，此时因为 `X` 外围已经有了一重引号，那么 `Y` 实际上是处于两重引号的包裹之中。 m4 处理引号的基本规则是：在读取带引号的文本片段 S 时，无论 S 中含有多少重引号，m4 只消除其最外层引号，然后将剩余的文本直接发送到输出流。这个规则很简单，之前已经提到过一次。需要注意的是，如果在宏的参数列表中出现了引号，一定要记住宏的参数列表总是在宏展开之前被处理的。看下面的例子： ~~~ define(`echo', `$1') define(`test', echo($1)) test(test) ~~~ 在 `test` 宏定义过程中，`echo($1)` 先被 m4 展开了，结果为空字串，导致 `test` 宏定义语句中的宏体变成空字串，即： ~~~ define(`test', `') ~~~ 接下来，`test(test)` 是嵌套的宏调用，括号内的 `test` 会先被展开，展开结果是空字串，导致括号外面的 `test` 被展开之前的形式变为： ~~~ test() ~~~ 此时，`test` 宏接受了一个参数——空字串，然后它会被 m4 展开，展开结果为空字串。这个结果并非是因为 `test` 宏接受了空字串参数所导致的。 现在改动一下 `test` 的定义： ~~~ define(`echo', `$1') define(`test',`echo($1)') test(test) ~~~ 由于引号的抑制作用，`test` 宏体中的 `echo` 不会先于 `test` 定义完成之前被 m4 展开。`test(test)` 的宏展开次序依然同上，m4 先展开括号里面的 `test`，得到： ~~~ test(echo()) ~~~ 然后，m4 不会去展开括号外层的 `test`，而是先去展开括号里面的 `echo` 宏，因为它认为括号里面的文本是括号外面的`test` 宏的参数，结果变为： ~~~ test() ~~~ 接下来，`test()` 会被展开为空字串。 下面改动一下 `test` 宏调用语句： ~~~ define(`echo', `$1') define(`test',`echo($1)') test(`test') ~~~ 这时，括号里面的 `test` 就不再是宏调用了，而是括号外面的 `test` 宏的一个参数。`test(`test`)` 宏会被展开为： ~~~ echo(test) ~~~ 由于 m4 会将宏的展开结果插入到剩余的输入流中继续读取并处理，所以上述结果被进一步处理为： ~~~ echo(echo()) ~~~ 再进一步处理为： ~~~ echo() ~~~ 最终的处理结果依然是一个空字串。 虽然这两次改动并没有得到新的结果，但是显然宏展开的过程并不相同。宏参数中的引号的作用并不是那么显而易见。大部分 m4 宏出错，宏参数中的引号往往是首恶元凶。要驾驭它，只能凭借自己的明确的逐步推导。这也导致了一个问题，很难用 m4 描述复杂的宏逻辑。 作为一次小挑战，请用笔在纸上推导下面 m4 宏的展开结果： ~~~ define(`echo', `$1') define(`test',`echo($1)') test(``test'') ~~~ 然后使用 `m4 -dV your-m4-file` 印证自己的推导。注意， `m4 -dV` 所显示的宏展开过程，会对每个宏的展开结果包装一层引号，这其实是多余的引号，它只代表 m4 对宏的展开结果总是字符串。 ## 非法的宏名 下面这个宏定义： ~~~ define(`?N?', 1) ~~~ m4 会认为 `?N?` 这个宏是不合法的，因为合法的宏的名字必须要遵守正则表达式 `[_a-zA-Z][_a-zA-Z0-9]*`。不过，GNU m4 是仁慈的，对于不合法的宏，它依然能展开，前提是借助 m4 内建的 `defn` 宏： ~~~ ?N? # -> ?N? defn(`?N?') # -> 1 ~~~ 非法的宏名可以用来模拟数组或 Hash 表，例如： ~~~ define(`_set', `define(`$1[$2]', `$3')') define(`_get', `defn(`$1[$2]')') _set(`myarray', 1, `alpha') _get(`myarray', 1) # -> alpha _set(`myarray', `alpha', `omega') _get(`myarray', _get(`myarray',1)) # -> omega defn(`myarray[alpha]') # -> omega ~~~ ## 外援 GNU m4 内建了几个与 Shell 交互的宏，诸如 `syscmd`, `esyscmd`, `sysval`, `mkstemp` 等，其中最有用的是 `esyscmd`，因为它不仅能访问 Shell，而且还能获取 Shell 命令产生的输出。例如，下面这行 m4 代码可以借助 Shell 调用 GNU guile——GNU 的 Scheme 解释器来计算阶乘： ~~~ esyscmd(`guile -c "(define (factorial n) (if (= n 1) 1 (* n (factorial (- n 1))))) (display (factorial 100))"') ~~~ 如果你的系统中安装了 GNU guile，并且有一个 Shell 可用（既然是 m4 用户，系统中没有 Shell 说不过去的），那么 m4 对上述 `esyscmd` 宏的展开结果为： ~~~ 93326215443944152681699238856266700490715968264381621468592963895217599993229915608941463976156518286253697920827223758251185210916864000000000000000000000000 ~~~ 这样写也行： ~~~ define(`scheme_code', `"`(define (factorial n) (if (= n 1) 1 (* n (factorial (- n 1))))) (display (factorial 100))'"') esyscmd(`guile -c' scheme_code) ~~~ 凡是能在 Shell 中运行并产生输出的程序，皆能被 GNU m4 所用，这是不是很神奇？ ## 文本处理 我一直都忍着不去谈 GNU m4 针对文本处理提供的几个内建宏，主要是因为既然有 `esyscmd` 这样的宏可用，那么类 Unix 系统中那些很无敌的文本处理工具，诸如 tr, cut, paste, wc, md5sum, sed, awk, grep/egrep 等等，它们皆能被 m4 所用，那么何必再多此一举？ 倘若是为了让 m4 脚本更具备可移植性，那么最好是将一个比较完整的 Shell 环境移植到目标平台……对于主流操作系统而言，这并不是太困难的事，因为已经有了很多针对不同操作系统的完整的 Shell 环境实现。 如果依然坚持用 m4 的方式处理文本，建议阅读：『[GNU m4 Text Handling](http://www.gnu.org/savannah-checkouts/gnu/m4/manual/m4-1.4.17/html_node/Text-handling.html#Text-handling)』。 ## 结束语 这份 GNU m4 指南至此终结。作为学习者，务必要记住 m4 官方手册的告诫之语：有些人对 m4 非常着迷，他们先是用 m4 解决一些简单的问题，然后解决了一个比一个更大的问题，直至掌握如何编写一个复杂的 m4 宏集。若痴迷于此，往往会对一些简单的问题写出复杂的 m4 脚本，然后耗费很多时间去调试，反而不如直接手动解决问题更有效。所以，对于程序猿中的强迫症患者，要对 m4 有所警惕，它可能会危及你的健康。 如果不想让 m4 危及你的健康，永远要记住：宏是用来缩写那些复杂但是又经常重复出现的文本模式的。