如何实现C++宏F将宏参数展开为值与对应宏名字符串？

我想要构建一个宏#define F(...)，在定义#define A 1、#define B 2、#define C 3、#define D 4后，调用F(A, B, C, D)能展开为1, "A", 2, "B", 3, "C", 4, "D"。

最初尝试用Boost.Preprocessor写了如下代码：

#define Q(r, data, elem) elem, BOOST_PP_STRINGIZE(elem),
#define F(...) BOOST_PP_SEQ_FOR_EACH(Q,,BOOST_PP_VARIADIC_TO_SEQ(__VA_ARGS__))

但展开结果是1, "1", 2, "2", 3, "3", 4, "4"，不符合需求——这是因为BOOST_PP_VARIADIC_TO_SEQ会先展开宏参数的值，导致STRINGIZE拿到的是宏展开后的数值而非原标识符。

我想知道有没有无需重载宏或依赖现有库重载宏的简便实现方法，本人使用C++，接受C/C++解决方案。

感谢@rici提供的思路，这里给出一个不依赖预处理器库的纯C++17实现：

#include <iostream>
#include <tuple>
#include <array>
#include <string_view>

namespace detail {
    template <std::size_t N>
    constexpr auto split_args(std::string_view s) {
        std::array<std::string_view, N> arr{};
        std::size_t begin{ 0 }, end{ 0 };
        for (std::size_t i = 0; i < N && end != std::string_view::npos; ++i) {
            end = s.find_first_of(',', begin);
            arr[i] = s.substr(begin, end - begin);
            // 去除参数前的空格
            arr[i].remove_prefix(std::min(arr[i].find_first_not_of(' '), arr[i].size()));
            begin = end + 1;
        }
        return arr;
    }

    template <std::size_t N, int ...Values, std::size_t ...I>
    constexpr auto get_array(std::array<std::string_view, N> strings, std::index_sequence<I...>) {
        return std::array<std::pair<std::string_view, int>, N> { std::make_pair(strings[I], Values)... };
    }
}

#define EXPAND(x) x
// 计算可变参数的数量
#define VA_ARGS_SIZE(...) std::tuple_size<decltype(std::make_tuple(__VA_ARGS__))>::value
#define F(...) detail::get_array<VA_ARGS_SIZE(__VA_ARGS__), __VA_ARGS__>( \
    detail::split_args<VA_ARGS_SIZE(__VA_ARGS__)>(EXPAND(#__VA_ARGS__)), \
    std::make_index_sequence<VA_ARGS_SIZE(__VA_ARGS__)>{} \
)

#define A 1
#define B 3
#define C 3
#define D 7

int main() {
    constexpr auto x = F(A, B, C, D);
    for (const auto &c : x) {
        std::cout << c.first << " " << c.second << "\n";
    }
    return 0;
}

输出结果： #

A 1
B 3
C 3
D 7

实现说明： #

• #__VA_ARGS__会把传入的参数原样转为字符串，比如F(A,B,C,D)会变成"A,B,C,D"，通过EXPAND确保宏正确展开
• VA_ARGS_SIZE利用std::tuple_size计算可变参数的个数
• detail::split_args在编译期将参数字符串分割成单个标识符的string_view数组
• detail::get_array把标识符字符串和对应的宏展开值配对，存入std::array中，最终得到我们需要的键值对集合

内容的提问来源于stack exchange，提问作者espkk