C++使用__FILE__和__LINE__定位错误

[前言：使用__FILE__和__LINE__来定位错误已经屡见不鲜，然而其中一些道理又有几个人仔细探究过。本文参考了Curtis Krauskopf的一篇名为Using __FILE__ and __LINE__ to Report Errors 的文章，希望达到解惑之效。]

问题：当运行时错误产生时，我怎样才能得到包含C++文件名和行号的字符串信息？
回答：在C++中的__FILE__预编译指示器包含了被编译的文件名，而__LINE__则包含了源代码的行号。__FILE__和__LINE__的前后都包含了两个下划线，让我们仔细看看__FILE__所包含的每个字符：

_ _ F I L E _ _

下面展示了在控制台程序中如果显示文件名和代码行号。

#include < stdio.h >

int  main( int  ,  char ** )
{
printf( " This fake error is in %s on line %d\n " ,         __FILE__, __LINE__);
return   0 ;
}

输出结果：

This fake error is in c:\temp\test.cpp on line 5

让我们更上一层楼

我想通过一个通用函数error()来报告错误，以使当某个错误发生时我能设置断点以及隔离错误处理（例如，在屏幕上打印错误信息或者写入日志）。因此，函数的原型应该是这样的吧：

void error( const char * file, const unsigned long line, const char * msg);

调用方式如下：

error(__FILE__, __LINE__, " my error message " );

预处理魔法

这里有三个问题需要解决：

__FILE__和__LINE__在每次调用error时作为参数传入。
__FILE和__LINE__前后的下划线很容易被遗忘，从而导致编译错误。
__LINE__是一个整数，这无疑增加了error函数的复杂度。我绝不想直接使用整型的__LINE__，而通常都是将转换为字符串打印到屏幕或写入日志文件。

__FILE__和__LINE__应该被自动处理，而非每次作为参数传递给error，这样会让error的使用者感觉更爽些，它的形式可能是下面这样：

error(AT, " my error message " );

我希望上面的宏AT展开为："c:\temp\test.cpp:5"。而新的error函数则变成：

void error( const char * location, const char * msg);

因为Borland C++ Builder编译器能够自动合并相邻的字符串，因此我把AT写成下面这样：

#define AT __FILE__ ":" __LINE__

然而它却罢工了，因为__LINE__被扩展成了整数而非字符串，所以宏展开后变成：

"c:\temp\test.cpp" ":" 5

这是一个无效的字符串，因为末尾有一个未被双引号包含的整数。

怎么办？别着急，一个特殊的预编译指示器“#”能够帮我们将一个变量转换成字符串。所以重新定义宏：

#define AT __FILE__ ":" #__LINE__

嘿嘿，这样总行了吧。别高兴得太早，这样也是不行的。因为编译器会抱怨#是个无效字符。其实，问题是#预编译指示器只有这样使用才会
被正确识别：

#define symbol(X) #X

因此，我把代码改为：

#define STRINGIFY(x) #x
#define AT __FILE__ ":" STRINGIFY(__LINE__)

然而，奇怪的结果产生了，__LINE__居然被作为了输出的一部分：

c:\temp\test.cpp:__LINE__: fake error

解决方法是再用一个宏来包装STRINGIFY()：

#define  STRINGIFY(x) #x
#define  TOSTRING(x) STRINGIFY(x)
#define  AT __FILE__ ":" TOSTRING(__LINE__)

OK，我们用下面的代码来试试：

#include  < stdio.h >
#define  STRINGIFY(x) #x
#define  TOSTRING(x) STRINGIFY(x)
#define  AT __FILE__ ":" TOSTRING(__LINE__)
void  error( const   char   * location,  const   char   * msg)
{
printf( " Error at %s: %s\n " , location, msg);
}
int  main( int  ,  char ** )
{
error(AT,  " fake error " );
return   0 ;
}

输出结果：

Error at c:\temp\test\test.cpp:11: fake error

Visual Studio下的实践
在《Windows核心编程》中，Jeffrey Richter提供了下面的宏在编译期输出有用信息：

#define  chSTR2(x) #x
#define  chSTR(x)  chSTR2(x)
#define  chMSG(desc) message(__FILE__ "(" chSTR(__LINE__) "):" #desc)

message是一个预编译指令，上面宏的使用方法是：

#pragma chMSG(Fix this later)