前言

rust 學習曲線非常陡峭，但是基本語法也還算挺好理解，自動內存管理有點類似智能指針，基本看一下語法入門就可以大概理解，但是唯獨宏很難理解，語法非常晦澀。但是功能非常強大。聲明宏類似于c語言的宏處理，但是功能更強大。過程宏則類似于Android的注解編程，自定義AbstractProcessor，但是實現更優雅。
下面記錄一下宏處理的一些特點

正文

目前主流的文章都是翻譯自官方文檔，或者取部分Rust語言圣經，關鍵的部分特性就確實，只有rust宏詳解中非常詳細的介紹，這里簡要記錄一下特點

聲明宏

聲明宏主要是替代，主要是通過簡單的模式匹配，然后進行操作，這貌似非常容易處理面向對象的工廠模式，或者解決方法多參數操作，比如

macro_rules! vec {() => ($crate::__rust_force_expr!($crate::vec::Vec::new()));($elem:expr; $n:expr) => ($crate::__rust_force_expr!($crate::vec::from_elem($elem, $n)));($($x:expr),+ $(,)?) => ($crate::__rust_force_expr!(<[_]>::into_vec(// This rustc_box is not required, but it produces a dramatic improvement in compile// time when constructing arrays with many elements.#[rustc_box]$crate::boxed::Box::new([$($x),+]))));
}

這就是根據不同的匹配模式，=>的前半部分，替換成后半部。比如無參數的vec。因為這是系統接口，這里不在詳細介紹操作，只介紹匹配，

1. ()是無參構造函數。
2. ($elem:expr; $n:expr)這是匹配模式類似vec![1;5],這是創造一個size是5的，值是1的vec。
3. 這個是匹配vec![1, 2, 3]，這是構造一個內容是1、2、3的vec

第二個匹配模式中，$elem是為匹配的內容命名，方便后面使用，expr（一個表達式 (expression)）指明匹配的元素，；就不用解釋，就是字面值。$n:expr同樣道理。
第二個匹配則稍微復雜一些，這里則用的是循環模式。循環是通過$(....)來指明的，括號內為循環內容，為了方便閱讀，則需要有分隔符和循環次數，這里是通過，定義分隔符，+定義循環至少一次。$(,)?又是一個循環，循環內容則是，。而循環一次則是最多一次。

所有的語句如下：

block：一個塊（比如一塊語句或者由大括號包圍的一個表達式）
expr：一個表達式 (expression)
ident：一個標識符 (identifier)，包括關鍵字 (keywords)
item：一個條目（比如函數、結構體、模塊、impl 塊）
lifetime：一個生命周期注解（比如 'foo、'static）
literal：一個字面值（比如 “Hello World!”、3.14、‘🦀’）
meta：一個元信息（比如 #[…] 和 #![…] 屬性內部的東西）
pat：一個模式 (pattern)
path：一條路徑（比如 foo、::std::mem::replace、transmute::<_, int>）
stmt：一條語句 (statement)
tt：單棵標記樹
ty：一個類型
vis：一個可能為空的可視標識符（比如 pub、pub(in crate)）

循環則如下：

反復捕獲的一般形式為 $ ( … ) sep rep。

$ 是字面上的美元符號標記
( … ) 是被反復匹配的模式，由小括號包圍。
sep 是可選的分隔標記。它不能是括號或者反復操作符 rep。常用例子有 , 和 ; 。
rep 是必須的重復操作符。當前可以是：

1. ?：表示最多一次重復，所以此時不能前跟分隔標記。
2. *：表示零次或多次重復。
3. +：表示一次或多次重復。

過程宏

分為三類

• 派生宏（Derive macro）：用于結構體（struct）、枚舉（enum）、聯合（union）類型，可為其實現函數或特征（Trait）。
• 屬性宏（Attribute macro）：用在結構體、字段、函數等地方，為其指定屬性等功能。如標準庫中的#[inline]、#[derive(…)]等都是屬性宏。
• 函數式宏（Function-like macro）：用法與普通的規則宏類似，但功能更加強大，可實現任意語法樹層面的轉換功能。

聲明宏需要解析傳入的參數，進行匹配，而過程宏則需要自己解析傳入的內容，然后進行補充，生成代碼。這里需要解析TokenStream，舉個例子，就是用宏為一個結構體實現構建者模式。

#[derive(Builder)]
struct Command {// ...
}

最麻煩的是如何實現Builder

#[derive(Builder)]
struct Command {input_paht: String,// ...
}pub fn derive_builder(input: TokenStream) -> TokenStream {let input = parse_macro_input!(input as DeriveInput); // 解析input為 DeriveInput類型let input_ident = input.ident;  // 獲取原始類名let ident_builder = format_ident!("{}Builder", input_ident.to_string()); // 拼接builder類名if let Data::Struct(r) = input.data {   // 處理結構體let fields = r.fields;// 結構體屬性聲明let builder_fields = map_fields(&fields, &mut |(ident, ty)| {quote!(#ident: Option<#ty>,) });// 為builder增加set函數let builder_set_fields = map_fields(&fields, &mut |(ident, ty)| {quote!(pub fn #ident(mut self, value: #ty) -> Self {self.#ident = Some(value);self}) });// 獲取builder的屬性值let builder_lets = map_fields(&fields, &mut |(ident, _)| {quote!(let #ident = self.#ident.ok_or(format!("field {:?}  not set yet", stringify!(#ident),))?;)});// 初始化時的默認值let builder_fields_values = map_fields(&fields, &mut |(ident, _)| {quote!(#ident,)});quote!(impl #input_ident {pub fn builder() -> #ident_builder {#ident_builder::default()}}#[derive(Default)]pub struct #ident_builder {#builder_fields}impl #ident_builder {#builder_set_fieldspub fn build(self) -> Result<#input_ident, String> {#builder_letsOk(#input_ident{ #builder_fields_values })}}).into()} else {// 不支持非struct類型quote!().into()}
}fn map_fields<F>(fields: &Fields, mapper:&mut F) -> TokenStream2
whereF: FnMut((&Option<proc_macro2::Ident> ,  &Type)) -> TokenStream2,
{let fs = fields.iter().map(|field| mapper((&field.ident ,&field.ty)) );let stream2 = TokenStream2::from_iter(fs);stream2
}

這里為Command實現了builder方法如下：

impl Command{pub fn builder() -> CommandBuilder{CommandBuilder::default()}
}pub struct CommandBuilder{input_path: String,
}impl CommandBuilder{pub fn (mut self, value: String) -> Self {self.input_path = Some(value);self}pub fn build(self) -> Result<Command, String> {let input_path= self.input_path.ok_or(format!("field {:?}  not set yet", stringify!(input_path),))?;Ok(Command{ input_path })}}

屬性宏則可以傳入參數，讓控制更自由一些，這里就不在詳細介紹
函數式宏則相對比較簡單，類似聲明宏，但是可以不去匹配規則，更自由，功能更強大。

解析TokenStream需要依賴一些庫，這比較復雜，就不在詳細介紹。要結合自己代碼需求，慢慢理解。

分析工具

cargo.exe  install cargo-expandcargo.exe expand

后記

rust實在是復雜，這里解釋一些語法規則，以后遇到問題再補充。