C语言中能否用可变参数宏实现独热编码归约操作？

这个问题和旧问题《Variadic recursive preprocessor macros - is it possible?》类似，但考虑到C语言的发展，重新提出：希望实现一个编译期计算的常量ONE_HOT独热编码操作，将枚举元素的独热编码结果存入uint32_t，即把ONE_HOT(a,b,c,...)的所有参数归约为(1<<a)|(1<<b)|(1<<c)...的形式。

已有的两种实现方案 #

方案A：计算时对每个条目进行位偏移

typedef enum {
  FIRST,
  SECOND,
  THIRD,
  // 更多枚举项
  MY_ENUM_NUM_ENTRIES // 设计上保证其值不超过sizeof(uint32_t)*8
} MY_ENUM_TYPE;

// 示例：仅FIRST和THIRD被"置位"
uint32_t expected_entries = (1<<FIRST) | (1<<THIRD);

// 检查某一位是否置位
if(expected_entries & (1<<SECOND)){
  // 执行操作
}

该方案无需修改枚举定义，但每次操作都要手动编写1<<，代码略显繁琐。

方案B：修改enum声明，为其分配2的幂值

typedef enum {
  FIRST = (1 << 0),
  SECOND = (1 << 1),
  THIRD = (1 << 2),
  // 更多枚举项
  MY_ENUM_NUM_ENTRIES // 缺点：这个值现在失效了，需要额外处理
} MY_ENUM_TYPE;

// 优点：独热编码操作更易读易写
uint32_t expected_entries = FIRST | THIRD;

// 检查某一位是否置位
if(expected_entries & SECOND){
  // 执行操作
}

该方案简化了编码操作，但破坏了原枚举中MY_ENUM_NUM_ENTRIES的语义，需要额外的 workaround。

需求的方案C：可变参数宏实现 #

希望通过可变参数宏实现ONE_HOT操作，满足以下要求：

1. 避免使用不推荐的递归宏定义；
2. 避免为每个参数数量单独定义多达32个宏；
3. 尽可能在编译期完成独热编码计算；
4. 无需修改原枚举定义。

以下是期望效果的伪代码：

#define IS_HOT(encoded, bit) (encoded & (1<<bit))
#define SET_HOT(encoded, bit) (encoded | (1<<bit))
#define CLEAR_HOT(encoded, bit) (encoded & (0xFFFFu^(1<<bit)))

// 伪代码：希望ONE_HOT接收的所有参数a,b,c...都被移位后按位或，生成独热编码
#define ONE_HOT(a, b, c, ...) (1 << a) | (1 << b) | (1 << c) | ONE_HOT(##__VA_ARGS__)

// 伪代码结束

typedef enum {
  FIRST,
  SECOND,
  THIRD,
  // 更多枚举项
  MY_ENUM_NUM_ENTRIES // 设计上保证其值不超过sizeof(uint32_t)*8
  // 额外好处：无需重新定义原枚举
} MY_ENUM_TYPE;

// 期望的简洁写法
uint32_t expected_entries = ONE_HOT(FIRST, THIRD);
// 而非这种繁琐的嵌套写法
// uint32_t expected_entries = SET_HOT(SET_HOT(0, FIRST), THIRD);

// 检查置位情况
if(IS_HOT(expected_entries, SECOND)){
  // 执行操作
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者AlejandroLIF