c - 在宏扩展期间跟踪 C 预处理器执行的工具？

Question

有没有办法逐步打印，C 预处理器在扩展宏时正在做什么？
例如，我会给它一些 C 语言文本(例如:.h 文件)进行预处理。为了演示，这里有一个简单的例子:

// somefile.h
#define q r
#define bar(x,z) x ## z
#define baz(y) qux ## y
#define foo(x,y) bar(x, baz(y))

到目前为止，这只是建立一个定义表。
接下来是要详细展开的文本。对于这个演示，我希望工作流/过程/输出是这样的:

$ magical_cpp_revealer  somefile.h

Please enter some preprocessor text to analyse:
> foo(baz(p),q)

Here are the resulting preprocessor calculations:
,----.----.---------------------------.-----------------------------------------
|Step|Exp#|  Expression               |  Reason
|====|====|===========================|=========================================
| 00 | 00 |  foo(baz(p),q)            |  Original tokens.
| 01 |    |                           |  Definition found for 'foo': `foo(x,y)` = "bar(x, baz(y))"
| 02 | 01 |  bar(x, baz(y))           |  'foo' begins expansion. Original tokens shown.
| 03 |    |                           |  'foo' Stage 1: Raw parameter replacements elided: no # or ## operators present.
| 04 |    |                           |  'foo' Stage 2: Stringification elided: no # operators present.
| 05 |    |                           |  'foo' Stage 3: Concatenation elided: no ## operators present.
| 06 |    |                           |  'foo' Stage 4: Argument scan begins.
| 07 |    |                           |    Argument for parameter 'x' is "baz(p)"
| 08 | 02 |    baz(p)                 |    Scanning "baz(p)" for macros to expand.
| 09 |    |                           |    Definition found for 'baz': `baz(y)` = "qux ## y"
| 10 | 03 |    qux ## y               |    'baz' begins expansion. Original tokens shown.
| 11 | 04 |    qux ## p               |      'foo->baz' Stage 1: Raw parameter replacements performed
| 12 |    |                           |         using 'y' = "p".
| 13 |    |                           |      'foo->baz' Stage 2: Stringification elided: no # operators present.
| 14 | 05 |    quxp                   |      'foo->baz' Stage 3: Concatenation performed.
| 15 |    |                           |      'foo->baz' Stage 4: Argument scan elided: no parameters present.
| 16 |    |                           |      'foo->baz' Stage 5: Expansive parameter replacements elided: no parameters present.
| 17 |    |                           |      'foo->baz' Stage 6: Rescan begins
| 18 |    |                           |        No definition for 'quxp'
| 19 |    |                           |      'foo->baz' Stage 6: Rescan concludes.
| 20 | 06 |    quxp                   |    'baz' concludes expansion. Final result shown.
| 21 |    |                           |  'foo' Stage 4: Argument scan continues.
| 22 |    |                           |    Currently:
| 23 |    |                           |      'x' = "quxp"
| 24 |    |                           |      'y' = To Be Determined
| 25 |    |                           |    Argument for parameter 'y' is "q"
| 26 | 07 |    q                      |    Scanning "q" for macros to expand.
| 27 |    |                           |    Definition found for 'q': `q` = "r"
| 28 | 08 |    r                      |    'q' begins expansion. Original tokens shown.
| 29 |    |                           |      'foo->q': Stage 1: Concatenation elided: no ## operators present.
| 30 |    |                           |      'foo->q': Stage 2: Scan begins.
| 31 |    |                           |        No definition for 'r'
| 32 |    |                           |      'foo->q': Stage 2: Scan concludes.
| 33 | 09 |    r                      |    'q' concludes expansion. Final result shown.
| 34 |    |                           |  'foo' Stage 4: Argument scan concludes.
| 35 | 10 |  bar(x, baz(y))           |  'foo': Reminder of current token sequence.
| 36 | 11 |  bar(quxp, baz(r))        |  'foo' Stage 5: Expansive parameter replacements performed
| 37 |    |                           |     using 'x' = "quxp",
| 38 |    |                           |       and 'y' = "r".
| 39 |    |                           |  'foo' Stage 6: Rescan begins
| 40 |    |                           |    Definition found for 'bar': `bar(x,z)` = "x ## z"
| 41 | 12 |    x ## z                 |    'bar' begins expansion. Original tokens shown.
| 42 | 13 |    quxp ## baz(r)         |      'foo->bar' Stage 1: Raw parameter replacements performed
| 43 |    |                           |         using 'x' = "quxp",
| 44 |    |                           |           and 'z' = "baz(r)".
| 45 |    |                           |      'foo->bar' Stage 2: Stringification elided: no # operators present.
| 46 | 14 |    quxpbaz(r)             |      'foo->bar' Stage 3: Concatenation performed.
| 47 |    |                           |      'foo->bar' Stage 4: Argument scan elided: no parameters present.
| 48 |    |                           |      'foo->bar' Stage 5: Expansive parameter replacements elided: no parameters present.
| 49 |    |                           |      'foo->bar' Stage 6: Rescan begins
| 50 |    |                           |        No definition for 'quxpbaz'
| 51 |    |                           |        No definition for '('
| 52 |    |                           |        No definition for 'r'
| 53 |    |                           |        No definition for ')'
| 54 |    |                           |      'foo->baz' Stage 6: Rescan concludes.
| 55 | 15 |    quxpbaz(r)             |    'bar' concludes expansion. Final result shown.
| 56 |    |                           |  'foo' Stage 6: Rescan concludes
| 57 | 16 |  quxpbaz(r)               |  'foo' concludes expansion. Final result shown.
'----'----'---------------------------'-----------------------------------------

(对 future 读者的旁注和警告:我手工编写了上述跟踪，它可能不是 100% 正确的，至少在表示预处理器的工作方式方面是这样。)
请注意，我不仅试图说明预处理器关于做什么的积极决定(例如:当它找到定义并开始扩展时)，而且还说明了它关于不做什么的消极决定(例如:当一个标记没有定义时或者当 #+## 运算符不存在时)。这听起来可能有点具体，但对于理解为什么预处理器没有做我期望它做的事情很重要，通常会有一个平凡的结论，比如“我拼错了定义或标记”或“我忘记了#包括那个文件”。
如果有办法揭示MSVC的 CL.EXE我会更放心正在考虑何时使用“传统预处理器”逻辑来扩展我的宏。
以下是无法回答问题的示例:

$ gcc -E somefile.h
...
quxpbaz(r)

这就是我在 Any utility to test expand C/C++ #define macros? 等问题的答案中找到的内容。 .
当有人要求查看宏的“扩展”时， gcc -E似乎是一个有效的答案。我正在寻找保真度更高的东西，而且我已经知道 gcc -E .
我正在编写 ISO C11 代码，但包括 C++标记以防该生态系统中有与此相关的工具或技术。
我希望读到这篇文章的人可能是一个编译器作者，他做过或看过类似的工作(编译器跟踪选项？)，或者编写了这样的工具，或者他们的搜索结果比我幸运得多。或者，如果您密切关注所有的 C 语言产品，并且相对确定这不存在，那么我会发现一个否定的答案也有帮助，尽管我很好奇为什么 C 预处理器会已经存在了几十年，因其“陷阱”而臭名昭著，但仍然从未见过一种工具(或过程)来拉开预处理器的帷幕。 (我希望这真的存在。手指交叉)

Answer 1

我建议找到一个高质量的编译器/预处理器并编辑预处理器。
我会避免 GCC 和 clang，因为它们太重了 IMO。我会看看 libfirm 中的 cparser，特别是这个文件:https://github.com/libfirm/cparser/blob/master/src/parser/preprocessor.c
来自 libfirm 的代码非常易于阅读和编辑，并且构建项目几乎不需要时间 - 与 LLVM/clang 或 GCC 形成鲜明对比。
到目前为止，它已经吃掉了我扔给它的所有 C99 代码。
顺便说一下，我没有附属，我只是觉得它很摇滚!我刚刚使用的代码效果很好，并在 IRC channel #firm @ freenode 上获得了极好的支持、帮助和指导。
编辑:
Linux 中的内核管理员团队使用的 Sparse 也很容易被黑客攻击。它还包括一个 c 预处理器:https://github.com/chrisforbes/sparse
https://www.kernel.org/doc/html/v4.12/dev-tools/sparse.html