C語言宏定義常見用法
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------在上篇文章里面，我們分析了預(yù)處理的一個(gè)完整過程，這能夠讓我們理解一個(gè)寫好的程序，在生成一個(gè)可執(zhí)行文件，到底發(fā)生了什么，對(duì)我們?cè)诖笮凸こ添?xiàng)目里面有助于對(duì)程序的理解；今天我們繼續(xù)接著上篇文章的基礎(chǔ)上，來分享有關(guān)c語言里面關(guān)于宏定義的用法！
每個(gè)#define行（即邏輯行）由三部分組成：第一部分是指令 #define 自身，“#”表示這是一條預(yù)處理命令，“define”為宏命令。第二部分為宏（macro），一般為縮略語，其名稱（宏名）一般大寫，而且不能有空格，遵循C變量命令規(guī)則。第三部分“替換文本”可以是任意常數(shù)、表達(dá)式、字符串等。在預(yù)處理工作過程中，代碼中所有出現(xiàn)的“宏名”，都會(huì)被“替換文本”替換。這個(gè)替換的過程被稱為“宏代換”或“宏展開”（macro expansion）?！昂甏鷵Q”是由預(yù)處理程序自動(dòng)完成的。在C語言中，“宏”分為兩種：無參數(shù) 和 有參數(shù)（這里有參數(shù)先不舉例子，下面具體分析的話，讀者可以詳細(xì)看到示例來理解這個(gè)）。下面是宏定義的基本形式：
#define 宏名 宏體注意：宏體后面不要加分號(hào)“;”,這個(gè)在寫代碼的時(shí)候要小心點(diǎn)哦
------優(yōu)點(diǎn)：
1、方便程序的修改：
使用簡單宏定義可用宏代替一個(gè)在程序中經(jīng)常使用的常量，這樣在將該常量改變時(shí)，不用對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行修改，只修改宏定義的字符串即可，而且當(dāng)常量比較長時(shí)， 我們可以用較短的有意義的標(biāo)識(shí)符來寫程序，這樣更方便一些（特別當(dāng)跨平臺(tái)的時(shí)候，要修改程序一些參數(shù)的時(shí)候，用宏定義的話，只需要修改宏定義的宏名就可以代表修改了整個(gè)程序里面用到這個(gè)宏名，就不用一個(gè)個(gè)去改了，極大的提升了工作效率！）。
2、提高程序的運(yùn)行效率：
這里我們就拿帶參宏和函數(shù)來對(duì)比了：
(1)宏定義是在預(yù)處理期間處理的，而函數(shù)是在編譯期間處理的。這個(gè)區(qū)別帶來的實(shí)質(zhì)差異是：宏定義最終是在調(diào)用宏的地方把宏體原地展開，而函數(shù)是在調(diào)用函數(shù)處跳轉(zhuǎn)到函數(shù)中去執(zhí)行，執(zhí)行完后再跳轉(zhuǎn)回來。
注：宏定義和函數(shù)的最大差別就是：宏定義是原地展開，因此沒有調(diào)用開銷；而函數(shù)是跳轉(zhuǎn)執(zhí)行再返回，因此函數(shù)有比較大的調(diào)用開銷。所以宏定義和函數(shù)相比，優(yōu)勢(shì)就是沒有調(diào)用開銷，沒有傳參開銷，所以當(dāng)函數(shù)體很短（尤其是只有一句話時(shí)）可以用宏定義來替代，這樣效率高。
(2)帶參宏和帶參函數(shù)的一個(gè)重要差別就是：宏定義不會(huì)檢查參數(shù)的類型，返回值也不會(huì)附帶類型；而函數(shù)有明確的參數(shù)類型和返回值類型。當(dāng)我們調(diào)用函數(shù)時(shí)編譯器會(huì)幫我們做參數(shù)的靜態(tài)類型檢查，如果編譯器發(fā)現(xiàn)我們實(shí)際傳參和參數(shù)聲明不同時(shí)會(huì)報(bào)警告或錯(cuò)誤。
注：用函數(shù)的時(shí)候程序員不太用操心類型不匹配因?yàn)榫幾g器會(huì)檢查，如果不匹配編譯器會(huì)警告（但是實(shí)際測試并沒有警告，理論上是有的）；用宏的時(shí)候程序員必須很注意實(shí)際傳參和宏所希望的參數(shù)類型一致，否則可能編譯不報(bào)錯(cuò)但是運(yùn)行有誤（一般所希望的是整型數(shù)據(jù)類型，不然結(jié)果一般會(huì)出錯(cuò)，下面的例子就是）；而且最好在宏體里面每個(gè)參數(shù)都帶小括號(hào)，因?yàn)橛袝r(shí)候會(huì)涉及到運(yùn)算符號(hào)的優(yōu)先級(jí)問題，這樣一來寫程序的話就不會(huì)引起bug了。
#include <stdio.h>
#define MAX(a, b) (((a)>(b)) ? (a) : (b))
int max(int a, int b)
{
if (a > b)
return a;
else
return b;
}
int main(void)
{
float a, b, c;
a = 1.5;
b = 4.7;
c = MAX(a, b); // 展開后：c = (((a)>(b)) ? (a) : (b));
printf("c = %d.\n", c);
c = max(a, b); // 無法展開，只能調(diào)用
printf("c = %d.\n", c);
return 0;
}
我們來看一下它預(yù)處理過后成了什么樣了：
# 2 "b.c" 2
# 6 "b.c"
int max(int a, int b)
{
if (a > b)
return a;
else
return b;
}
int main(void)
{
float a, b, c;
a = 1.5;
b = 4.7;
c = (((a)>(b)) ? (a) : (b));
printf("c = %d.\n", c);
c = max(a, b);
printf("c = %d.\n", c);
return 0;
}
演示結(jié)果（你會(huì)看到）：
b.c: In function ‘main’:
b.c:25:15: warning: format ‘%d’ expects argument of type
‘int’, but argument 2 has type ‘double’ [-Wformat=]
printf("c = %d.\n", c);
~^
%f
b.c:27:15: warning: format ‘%d’ expects argument of type
‘int’, but argument 2 has type ‘double’ [-Wformat=]
printf("c = %d.\n", c);
~^
%f
root@ubuntu-virtual-machine:/home/ubuntu# ./a.out
c = -1272947832.
c = 4.
總結(jié)：宏和函數(shù)各有千秋，各有優(yōu)劣。總的來說，如果代碼比較多用函數(shù)適合而且不影響效率；但是對(duì)于那些只有一兩句話的函數(shù)開銷就太大了，適合用帶參宏。但是用帶參宏又有缺點(diǎn)：不檢查參數(shù)類型。
------缺點(diǎn)：
由于是直接嵌入的，所以代碼可能相對(duì)多一點(diǎn)。
嵌套定義過多可能會(huì)影響程序的可讀性，而且很容易出錯(cuò)，不容易調(diào)試。
對(duì)帶參的宏而言，由于是直接替換，并不會(huì)檢查參數(shù)是否合法，存在安全隱患。
1、嵌套宏的使用：
#include <stdio.h>
#define M 10
#define N M
int main(void)
{
printf("the M is %d\n",M);
printf("the N is %d\n",N);
return 0;
}
預(yù)處理之后：
# 5 "b.c"
int main(void)
{
printf("the M is %d\n",10);
printf("the N is %d\n",10);
return 0;
}
演示結(jié)果（簡單來講嵌套宏說白了還是直接替換的作用）：
root@ubuntu-virtual-machine:/home/ubuntu# ./a.out
the M is 10
the N is 10
2、#運(yùn)算符：
出現(xiàn)在宏定義中的#運(yùn)算符把跟在其后的參數(shù)轉(zhuǎn)換成一個(gè)字符串。有時(shí)把這種用法的#稱為字符串化運(yùn)算符。例如：
#include <stdio.h>
#define M(n) "hhh"#n
int main(void)
{
printf("the M(6) is %s\n",M(6));
return 0;
}
演示結(jié)果：
the M(6) is hhh6
3、##運(yùn)算符：
##運(yùn)算符用于把參數(shù)連接到一起。預(yù)處理程序把出現(xiàn)在##兩側(cè)的參數(shù)合并成一個(gè)符號(hào)?？聪旅娴睦樱?/span>
#include <stdio.h>
#define M(a,b,c) a##b##c
int main(void)
{
printf("the M(2,3,4) is %d\n",M(2,3,4));
return 0;
}
演示結(jié)果：
the M(2,3,4) is 234
4、宏定義中使用了do{} while(0) （這種形式在代碼還是經(jīng)常能看的到的,下面我還是用例子來慢慢引導(dǎo)大家來看懂這用這個(gè)的含義）：
#include <stdio.h>
#define M(n) \
printf("the n is %d\n",n);\
printf("the M(n) is %d\n",n);
int main(void)
{
int n=8;
int a=1;
if(a)
M(n);
return 0;
}
預(yù)處理后（你可以看到這樣一來，第二條語句就沒有在我們if語句的范圍內(nèi)了,而且讀者應(yīng)該注意到，帶參宏有點(diǎn)像函數(shù)調(diào)用，調(diào)用這個(gè)也是一條語句，所以語句后面加了“；”，這里在實(shí)際編譯過程中是多加了，會(huì)導(dǎo)致編譯報(bào)錯(cuò)；但是不在這條語句后面加的話，就不像一條語句了，不過它是可以編譯通過的，下面改進(jìn)后的程序就是這種情況）：
# 8 "b.c"
int main(void)
{
int n=8;
int a=1;
if(a)
printf("the n is %d\n",n);printf("the M(n) is %d\n",n);;
return 0;
}
改進(jìn)后（加了{(lán)}）: #include <stdio.h>
#define M(n) \
{printf("the n is %d\n",n);\
printf("the M(n) is %d\n",n);}
int main(void)
{
int n=8;
int a=1;
if(a)
M(n);
else
printf("error\n");
return 0;
}
預(yù)處理后（這個(gè)程序就會(huì)報(bào)錯(cuò)了，就是我上面分析的原因）：
# 8 "b.c"
int main(void)
{
int n=8;
int a=1;
if(a)
{printf("the n is %d\n",n);printf("the M(n) is
%d\n",n);};
else
printf("error\n");
return 0;
}
演示結(jié)果:
root@ubuntu-virtual-machine:/home/ubuntu# gcc b.c
b.c: In function ‘main’:
b.c:15:2: error: ‘else’ without a previous ‘if’
else
^~~~
最后我們來使用這個(gè)結(jié)構(gòu)再次來改進(jìn)上面的代碼看看效果如何：
#include <stdio.h>
#define M(n) \
do{\
printf("the n is %d\n",n);\
printf("the M(n) is %d\n",n);\
}while(0)
int main(void)
{
int n=8;
int a=1;
if(a)
M(n);
else
printf("error\n");
return 0;
}
預(yù)處理后（加了do{}while(0）后，上面的問題就全部解決了）：
# 10 "b.c"
int main(void)
{
int n=8;
int a=1;
if(a)
do{printf("the n is %d\n",n);printf("the M(n) is
%d\n",n);}while(0);
else
printf("error\n");
return 0;
}
5、可變宏的使用：
C99中規(guī)定宏可以像函數(shù)一樣帶有可變參數(shù)，實(shí)現(xiàn)思想就是宏定義中參數(shù)列表的最后一個(gè)參數(shù)為省略號(hào)（也就是三個(gè)英文輸入法下的句號(hào)）。這樣預(yù)定義宏__VA_ARGS__就可以被用在替換部分中，以表明省略號(hào)代表什么：
#include<stdio.h>
#define Variable_Macro(...) printf(__VA_ARGS__)
int main(void)
{
Variable_Macro("This is a variable macro test...\n");
Variable_Macro("My age is %d",22);
return 0;
}
預(yù)處理后：
# 3 "b.c"
int main(void)
{
printf("This is a variable macro test...\n");
printf("My age is %d",22);
return 0;
}
演示結(jié)果：
This is a variable macro test...
My age is 22
注意：帶參宏后面不能再有參數(shù)，而我們的帶參函數(shù)前面必須要有參數(shù)（這里我就不舉例子關(guān)于帶參函數(shù)了）：
#include<stdio.h>
#define Variable_Macro(...,a) printf(__VA_ARGS__)
int main(void)
{
Variable_Macro("This is a variable macro test...\n");
Variable_Macro("My age is %d",22);
return 0;
}
演示結(jié)果：
root@ubuntu-virtual-machine:/home/ubuntu# gcc b.c
b.c:2:27: error: missing ')' in macro parameter list
#define Variable_Macro(...,a) printf(__VA_ARGS__)
^
今天的分享就到這里了，晚安！
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