你真的了解宏吗：浅谈宏定义（#define语句）

写在前面：

本文所有代码均在Linux环境下运行

Linux版本为CentOS 7.4

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宏定义

语法

#define name Stuff

#define PI 3.14//定义一个M，值为3.14#define DO_FOREVER for(;;)//定义一个死循环#define REG register//定义REG来作为register的别名#define CASE break;case//在switch中用CASE来补上break;#define DEBUG_PRINT printf("file:%s\tline:%d\tdate:%s\ttime:%s\n",\                        __FILE__, __LINE__, __DATE__, __TIME__);//测试预定义符号

1、宏的作用范围

先看下面代码：

让我们查看上图中代码经过预处理后的样子

可以发现宏只对宏定义后的行数起作用，且与定义在哪里无关，即使函数不被调用，也可以使用宏

2、宏替换的原则

在程序中扩展#define定义符号和宏时，需要涉及几个步骤。

1. 在调用宏时，首先对参数进行检查，看看是否包含任何由#define定义的符号。如果是，它们首先被替换。

2. 替换文本随后被插入到程序中原来文本的位置。对于宏，参数名被他们的值替换。

3. 最后，再次对结果文件进行扫描，看看它是否包含任何由#define定义的符号。如果是，就重复上述处理过程。

注意：

1、宏函数不能出现递归

2、宏定义的符号，即name部分不会在预处理替换的时候被搜索

3、宏定义#define后不需要加;

例如：

#define M 100;

这里在100后面加上了;

在句子中有时候就会出现问题

观察下面代码片段：

#define M 100;if (condition)    m = M；else    max = 0；

在该选择语句中会出现语法错误，没有与else与之匹配的if语句

4、宏函数申明

宏函数申明格式：

#define name ( parament-list ) stuff

parament-list为参数表，可以包含多个参数，他们会在stuff出现

例如：

#define SQARE( X ) X*X//定义一个计算乘方的宏函数

但是这么定义是会出现预料之外的错误的，观察下面代码片段

#define SQUARE(X) X*Xint main(){    int a = 5;    printf("%d\n", SQUARE(a+1));    return 0;}

本来结果应该为6^2 = 36

但是实际计算机输出的结果为11

我们用gcc观察预处理后的代码片段是怎么样的

使用命令$ gcc -E test.c -o test.i来查看预处理后的代码

可以看到这里原式被替换成 a + 1 * a + 1 = 11，而这个结果显然不是我们期望的

这里我们提出解决方案，将 X 用括号括起来（X），这样就避免上述代码因符号优先级带来的错误

至此，上面代码解决了，来看下面的宏函数定义：

#define DOUBLE(X) (X) + (X)int main(){    int a = 5;    printf("%d\n", 10 * DOUBLE(a));    return 0;}

期望结果为100，而看程序执行结果：

程序再次出现预料之外的结果，原因是原式被替换成了

10 * 5 + 5 = 55

解决方法：

在宏函数定义时，对Stuff中的参数以及结果均用括号来避免因符号运算优先级带来的问题

5、宏中的#和##

#的用法

首先要理解一个原则，即邻近字符串连接原则

在C语言中

printf(“hello”” world!”“\n”);

这句话是合法的

打印结果为：

hello world!

按照上述原则，我们可以写出下列代码:

#define PRINT(FORMAT, VALUE) printf("the value of " #VALUE " is "FORMAT"\n", VALUE)int main(){    int i = 0;    PRINT("%d", i + 3);    return 0;}

看下gcc编译后的代码，程序正常运行：

我们再通过gcc生成test.i文件看下预处理是怎么样的：

所以我们可以看出来#的作用：

将一个宏参数变成一个对应的字符串

在上述例子中：

#VALUE被替换成了“i + 3”

别忘了被替换的时候i + 3两边加上了双引号

##的用法

看下面的代码片段

#define ADD_TO_AN(num, value) a##sum += valueint main(){    int a1 = 0;    int a2 = 0;    ADD_TO_AN(1, 5);    ADD_TO_AN(2, 6);    return 0;}

解释一下上面这段代码

假设有一个变量叫a1

此时代码片段为ADD_TO_AN(1, 5)

即替换为a1 += 5，给a1变量增加5

同理ADD_TO_AN(2, 6)则替换成a2 += 6

##的作用

将##两边的字符连在一起作为一个标识符

前提连接后的标识符必须合法，否则编译出现标识符未定义

6、宏和函数

宏通常被应用于执行简单的运算

和函数相比，宏有他的优点

宏的优点：

1. 用于调用函数和从函数返回的代码可能比实际执行这个小型计算工作所需要的时间更多。所以宏比函数在程序的规模和速度方面更胜一筹

2. 更为重要的是函数的参数必须声明为特定的类型。所以函数只能在类型合适的表达式上使用。反之这个宏怎可以适用于整形、长整型、浮点型等可以用于>来比较的类型。宏的参数与类型无关的

3. 宏参数可以使用变量类型，而函数不可以，例如：

#define MALLOC(num, type) (type *)malloc(num * sizeof(type))MALLOC(10, int);//类型作为参数//预处理器替换之后：(int *)malloc(10 * sizeof(int));

但是，宏参数与类型无关是一把双刃剑，和函数比较也有他的缺点

宏的缺点：

1. 每次使用宏的时候，一份宏定义的代码将插入到程序中。除非宏比较短，否则可能大幅度增加程序的长度

2. 宏是没法调试的

3. 宏由于类型无关，也就不够严谨

4. 宏可能会带来运算符优先级的问题，导致程序容易出现问题

我的建议：

当有一部分功能既可以用函数实现也可以用宏实现，且在调用函数的过程与宏使用过程所消耗的资源相当时，优先考虑代码的严谨性，使用函数

7、宏参数的副作用

当宏参数在宏的定义中出现超过一次的时候，如果参数带有副作用，那么你在使用这个宏的时候就可能出现危险，导致不可预测的后果。副作用就是表达式求值的时候出现的永久性效果。

#define MAX(a, b) ( (a) > (b) ? (a) : (b) )x = 5;y = 8;z = MAX(x++, y++);printf("x=%d y=%d z=%d\n", x, y, z);//结果为x=6 y=10 z=9

可以看到上面代码中y++带来了副作用，所以在使用宏的时候，避免使用++运算和--运算

8、宏的命名

宏和函数的使用很类似，我们平时的使用习惯是：

1. 宏名全部大写

2. 函数名不全大写

最后，感谢所有访问我博客的来访者