如何使用分隔符拼接C++可变参数宏__VA_ARGS__？

希望实现一个可变参数宏 FOO(...)，将传入的可变参数用下划线_拼接后，作为单个参数传给另一个宏BAR。例如：

FOO(a, b, c, d);

需要展开为：

BAR(a_b_c_d);

要求优先使用C++17及更早特性，不依赖Boost等第三方库，已知可通过__VA_ARGS__处理可变参数、##进行拼接，询问具体实现方式。

C++17及更早的预处理器没原生支持任意长度可变参数的自动拼接，得靠预处理器递归展开和##拼接操作符来实现。核心思路是定义一系列宏，把可变参数逐个拆解、拼接成下划线连接的单个参数，再传给BAR。

具体代码实现（以最多支持4个参数为例） #

// 辅助宏：负责两两拼接参数，中间加下划线
#define CONCAT_2(a, b) a##_##b
// 三个参数：先拼前两个，再和第三个拼接
#define CONCAT_3(a, b, c) CONCAT_2(CONCAT_2(a, b), c)
// 四个参数：层层嵌套完成拼接
#define CONCAT_4(a, b, c, d) CONCAT_3(CONCAT_2(a, b), c, d)

// 辅助宏：根据传入参数的个数，自动匹配对应的拼接宏
#define SELECT_CONCAT(_1, _2, _3, _4, NAME, ...) NAME
// 把可变参数传入，让SELECT_CONCAT挑选合适的CONCAT_N宏执行
#define CONCAT(...) SELECT_CONCAT(__VA_ARGS__, CONCAT_4, CONCAT_3, CONCAT_2, )(__VA_ARGS__)

// 目标宏FOO：先完成参数拼接，再传给BAR
#define FOO(...) BAR(CONCAT(__VA_ARGS__))

// 测试用的BAR宏（实际使用时替换为你自己的宏即可）
#define BAR(X) X

测试示例：

FOO(a, b, c, d); // 展开结果：BAR(a_b_c_d)
FOO(x, y);       // 展开结果：BAR(x_y)

补全单个参数的处理逻辑 #

上面的代码处理单个参数会报错，因为没有对应的拼接宏，需要补充：

// 单个参数直接返回自身
#define CONCAT_1(a) a

// 更新SELECT_CONCAT，加入单个参数的拼接宏
#define SELECT_CONCAT(_1, _2, _3, _4, NAME, ...) NAME
#define CONCAT(...) SELECT_CONCAT(__VA_ARGS__, CONCAT_4, CONCAT_3, CONCAT_2, CONCAT_1)(__VA_ARGS__)

现在单个参数也能正常处理：

FOO(z); // 展开结果：BAR(z)

扩展支持更多参数 #

如果需要处理5个及以上参数，只需继续添加对应的CONCAT_N宏，并更新SELECT_CONCAT的参数列表即可。比如支持5个参数的版本：

#define CONCAT_5(a,b,c,d,e) CONCAT_4(CONCAT_2(a,b),c,d,e)
#define SELECT_CONCAT(_1, _2, _3, _4, _5, NAME, ...) NAME
#define CONCAT(...) SELECT_CONCAT(__VA_ARGS__, CONCAT_5, CONCAT_4, CONCAT_3, CONCAT_2, CONCAT_1)(__VA_ARGS__)

原理简述 #

1. SELECT_CONCAT利用预处理器的参数匹配特性：传入N个参数时，__VA_ARGS__会占据前N个位置，最终匹配到对应的CONCAT_N宏。
2. CONCAT_N通过嵌套调用CONCAT_2，逐步将所有参数用下划线连接成单个标识符。
3. FOO宏最终将拼接完成的结果作为参数传递给BAR。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Wowbagger and his liquid lunch