g++ C++11模式下__VA_ARGS__宏邻接字符串报错原因问询

以下代码使用gcc-5.4.0编译时无任何问题：

% gcc -W -Wall a.c
...

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>

static int debug_flag;
static void debug(const char *fmt, ...)
{
   va_list ap;

   va_start(ap, fmt);
   vfprintf(stderr, fmt, ap);
   va_end(ap);
}

#define DEBUG(...)               \
   do {                 \
      if (debug_flag) {       \
         debug("DEBUG:"__VA_ARGS__);  \
      }              \
   } while(0)

int main(void)
{
   int dummy = 10;
   debug_flag = 1;
   DEBUG("debug msg dummy=%d\n", dummy);
   return 0;
}

但使用g++编译该代码时会出现特殊现象：

% g++ -W -Wall -std=c++11 a.c
a.c: In function ‘int main()’:
a.c:18:10: error: unable to find string literal operator ‘operator""__VA_ARGS__’ with ‘const char [8]’, ‘long unsigned int’ arguments
    debug("DEBUG: "__VA_ARGS__); \

% g++ -W -Wall -std=c++0x
<相同报错>

% g++ -W -Wall -std=c++03
<无报错>

若将debug("DEBUG:"__VA_ARGS__);修改为debug("DEBUG:" __VA_ARGS__);，即在__VA_ARGS__前添加空格，三种-std=编译参数下均可正常编译通过。

这个问题的核心触发点是C++11新增的**用户自定义字面量（UDL）**语法规则，具体逻辑如下：

• C11（含其早期草稿版本C0x）新增了用户自定义字面量特性，语法上明确规定：如果字符串/数字字面量和后面紧跟的标识符之间没有任何空白、标点类分隔符，编译器会将二者整体识别为一个用户自定义字面量调用，也就是去找名为operator"" 标识符的重载函数完成字面量解析，不会将二者判定为两个独立的语法token。
• 代码中编写的"DEBUG:"__VA_ARGS__刚好命中这个规则：在C++11及以上标准的词法分析阶段，编译器会直接把__VA_ARGS__识别为"DEBUG:"这个字符串字面量的UDL后缀，根本不会先触发可变参数宏的展开逻辑，自然会因为找不到operator""__VA_ARGS__这个字面量运算符抛出编译错误。
• 其他编译场景不报错的原因非常直接：
  • 用gcc编译C代码时，C语言标准从未引入用户自定义字面量语法，相邻字符串字面量自动拼接是C语言原生支持的规则，即使两个字符串中间没有空格，也会被判定为独立token等待后续拼接，不会触发UDL识别逻辑。
  • 用g指定-std=c++03编译时，C03标准发布早于C++11，完全没有UDL相关的语法规则，编译器会按照传统词法规则把"DEBUG:"和__VA_ARGS__识别为两个独立token，正常展开宏之后完成字符串拼接，不会报错。
• 加空格就能修复的逻辑也很简单：空白符是词法分析阶段明确的token分隔符，加了空格之后，编译器不会再把"DEBUG:"和__VA_ARGS__识别为一个整体的UDL结构，会按照正常流程展开可变参数宏，展开后得到两个相邻的字符串字面量，自动拼接后完全符合语法要求，因此所有编译模式下都能正常通过。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mark