c语言宏定义详解

注：本文并不是完全转载，增加了部分自己的理解

1,防止一个头文件被重复包含

#ifndef COMDEF_H

#define COMDEF_H

  //头文件内容

#endif

2,重新定义一些类型,防止由于各种平台和编译器的不同,而产生的类型字节数差异,方便移植。

typedef  unsigned char      boolean;     /* Boolean value type. */ 

typedef  unsigned long int  uint32;      /* Unsigned 32 bit value */

typedef  unsigned short     uint16;      /* Unsigned 16 bit value */

typedef  unsigned char      uint8;       /* Unsigned 8  bit value */ 

typedef  signed long int    int32;       /* Signed 32 bit value */

typedef  signed short       int16;       /* Signed 16 bit value */

typedef  signed char        int8;        /* Signed 8  bit value */ 

//下面的不建议使用

typedef  unsigned char     byte;         /* Unsigned 8  bit value type. */

typedef  unsigned short    word;         /* Unsinged 16 bit value type. */

typedef  unsigned long     dword;        /* Unsigned 32 bit value type. */ 

typedef  unsigned char     uint1;        /* Unsigned 8  bit value type. */

typedef  unsigned short    uint2;        /* Unsigned 16 bit value type. */

typedef  unsigned long     uint4;        /* Unsigned 32 bit value type. */ 

typedef  signed char       int1;         /* Signed 8  bit value type. */

typedef  signed short      int2;         /* Signed 16 bit value type. */

typedef  long int          int4;         /* Signed 32 bit value type. */ 

typedef  signed long       sint31;       /* Signed 32 bit value */

typedef  signed short      sint15;       /* Signed 16 bit value */

typedef  signed char       sint7;        /* Signed 8  bit value */ 

3,得到指定地址上的一个字节或字

#define  MEM_B( x )  ( *( (byte *) (x) ) )

#define  MEM_W( x )  ( *( (word *) (x) ) )

4,求最大值和最小值

   #define  MAX( x, y ) ( ((x) > (y)) ? (x) : (y) )

   #define  MIN( x, y ) ( ((x) < (y)) ? (x) : (y) )

5,得到一个field在结构体(struct)中的偏移量

#define FPOS( type, field ) \

/*lint -e545 */ ( (dword) &(( type *) 0)-> field ) /*lint +e545 */

分析：
#include
typedef struct person {
    int num;
    int age;
    char name[20];
}person;
#define FPOS(type,field) sizeof(((type *)0)->field)
main()
{
    printf("%d\n",FPOS(person,name));
}
^_^[sunny@localhost ~]52$ ./a.out
20

#define OFFSETOF(type, field) ((size_t)&(((type *)0)->field))

(type *)0：把0地址当成type类型的指针。

((type *)0)->field：对应域的变量。

&((type *)0)->field:取该变量的地址，其实就等于该域相对于0地址的偏移量。

(size_t)&(((type *)0)->field)：将该地址（偏移量）转化为size_t型数据。

ANSI C标准允许任何值为0的常量被强制转换成任何一种类型的指针，并且转换结果是一个NULL指针，因此((s*)0)的结果就是一个类型为s*的NULL指 针。如果利用这个NULL指针来访问s的成员当然是非法的，但&(((s*)0)->m)的意图并非想存取s字段内容，而仅仅是计算当结构 体实例的首址为((s*)0)时m字段的地址。聪明的编译器根本就不生成访问m的代码，而仅仅是根据s的内存布局和结构体实例首址在编译期计算这个(常 量)地址，这样就完全避免了通过NULL指针访问内存的问题。

有人这样表达：

#define OFFSETOF(type, field) ((size_t) \

               ((char *)&((type *)0)->field - (char *)(type *)0))

我认为效果是一样的，多增加的那部分就是0地 址，相减后就是偏移量。

为什么要增加size_t呢？

首先size_t的定义是什么呢，在文件 stddef.h中可以找到答案。

typedef unsigned int size_t;                      /*mine is 32bit machine*/

可见就是将偏移量转化为无符整型，其实32位 机器的地址就是无符号的32位整数。一般情况下，不进行size_t类型转化也是没有问题的（后面的实验可证）。我认为，只有偏移量足够大，当大于 0x80000000时才有影响，因为这时候的偏移量最高位是1，机器默认为是负数了。似乎上面宏定义OFFSETOF中更能说明这个问题，因为这个宏定 义是一个差值，最高位是1就肯定是负数了。使用printf("%d", &var);打印一个变量的地址就是个负数。这只是我的看法，网上基本没有什么人分析为什么添加size_t的强制类型转化。因为系统对数组长度 的大小是有限制的，所以也不能实验得到数据。

6,得到一个结构体中field所占用的字节数

#define FSIZ( type, field ) sizeof( ((type *) 0)->field )

7,按照LSB格式把两个字节转化为一个Word

#define  FLIPW( ray ) ( (((word) (ray)[0]) * 256) + (ray)[1] )

8,按照LSB格式把一个Word转化为两个字节

#define  FLOPW( ray, val ) \

  (ray)[0] = ((val) / 256); \

  (ray)[1] = ((val) & 0xFF)

9,得到一个变量的地址（word宽度）

#define  B_PTR( var )  ( (byte *) (void *) &(var) )

#define  W_PTR( var )  ( (word *) (void *) &(var) )

10,得到一个字的高位和低位字节

#define  WORD_LO(xxx)  ((byte) ((word)(xxx) & 255))

#define  WORD_HI(xxx)  ((byte) ((word)(xxx) >> 8))

11,返回一个比X大的最接近的8的倍数

#define RND8( x )       ((((x) + 7) / 8 ) * 8 )

12,将一个字母转换为大写

#define  UPCASE( c ) ( ((c) >= ''a'' && (c) <= ''z'') ? ((c) - 0x20) : (c) )

13,判断字符是不是10进值的数字

#define  DECCHK( c ) ((c) >= ''0'' && (c) <= ''9'')

14,判断字符是不是16进值的数字

#define  HEXCHK( c ) ( ((c) >= ''0'' && (c) <= ''9'') ||\

                       ((c) >= ''A'' && (c) <= ''F'') ||\

((c) >= ''a'' && (c) <= ''f'') )

15,防止溢出的一个方法

#define  INC_SAT( val )  (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val))

16,返回数组元素的个数

#define  ARR_SIZE( a )  ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) )

17,返回一个无符号数n尾的值MOD_BY_POWER_OF_TWO(X,n)=X%(2^n)

#define MOD_BY_POWER_OF_TWO( val, mod_by ) \

           ( (dword)(val) & (dword)((mod_by)-1) )

18,对于IO空间映射在存储空间的结构,输入输出处理

  #define inp(port)         (*((volatile byte *) (port)))

  #define inpw(port)        (*((volatile word *) (port)))

  #define inpdw(port)       (*((volatile dword *)(port))) 

  #define outp(port, val)   (*((volatile byte *) (port)) = ((byte) (val)))

  #define outpw(port, val)  (*((volatile word *) (port)) = ((word) (val)))

  #define outpdw(port, val) (*((volatile dword *) (port)) = ((dword) (val))) 

 19,使用一些宏跟踪调试

A N S I标准说明了五个预定义的宏名。它们是：

_ L I N E _

_ F I L E _

_ D A T E _

_ T I M E _

_ S T D C _

如果编译不是标准的,则可能仅支持以上宏名中的几个,或根本不支持。记住编译程序

也许还提供其它预定义的宏名。

_ L I N E _及_ F I L E _宏指令在有关# l i n e的部分中已讨论,这里讨论其余的宏名。

_ D AT E _宏指令含有形式为月/日/年的串,表示源文件被翻译到代码时的日期。

源代码翻译到目标代码的时间作为串包含在_ T I M E _中。串形式为时：分：秒。

如果实现是标准的,则宏_ S T D C _含有十进制常量1。如果它含有任何其它数,则实现是

非标准的。

可以定义宏,例如:

当定义了_DEBUG,输出数据信息和所在文件所在行

#ifdef _DEBUG

#define DEBUGMSG(msg,date) printf(msg);printf(“%d%d%d”,date,_LINE_,_FILE_)

#else

      #define DEBUGMSG(msg,date) 

#endif 


20,宏定义防止使用是错误

用小括号包含。

例如：#define ADD(a,b) （a+b）

用do{}while(0)语句包含多语句防止错误

例如：#difne DO(a,b) a+b;\

                   a++;

应用时：if(….)

          DO(a,b); //产生错误

        else 

解决方法: #difne DO(a,b) do{a+b;\

                   a++;}while(0) 宏中"#"和"##"的用法
一、一般用法
我们使用#把宏参数变为一个字符串,用##把两个宏参数贴合在一起.
用法:
#include<cstdio>
#include<climits>
using namespace std;

#define STR(s)     #s
#define CONS(a,b)  int(a##e##b)

int main()
{
    printf(STR(vck));           // 输出字符串"vck"
    printf("%d\n", CONS(2,3));  // 2e3 输出:2000
    return 0;
}

二、当宏参数是另一个宏的时候
需要注意的是凡宏定义里有用''#''或''##''的地方宏参数是不会再展开.

1, 非''#''和''##''的情况
#define TOW      (2)
#define MUL(a,b) (a*b)

printf("%d*%d=%d\n", TOW, TOW, MUL(TOW,TOW));
这行的宏会被展开为：
printf("%d*%d=%d\n", (2), (2), ((2)*(2)));
MUL里的参数TOW会被展开为(2).

2, 当有''#''或''##''的时候
#define A          (2)
#define STR(s)     #s
#define CONS(a,b)  int(a##e##b)

printf("int max: %s\n",  STR(INT_MAX));    // INT_MAX #include<climits>
这行会被展开为：
printf("int max: %s\n", "INT_MAX");

printf("%s\n", CONS(A, A));               // compile error 
这一行则是：
printf("%s\n", int(AeA));

INT_MAX和A都不会再被展开, 然而解决这个问题的方法很简单. 加多一层中间转换宏.
加这层宏的用意是把所有宏的参数在这层里全部展开, 那么在转换宏里的那一个宏(_STR)就能得到正确的宏参数.

#define A           (2)
#define _STR(s)     #s
#define STR(s)      _STR(s)          // 转换宏
#define _CONS(a,b)  int(a##e##b)
#define CONS(a,b)   _CONS(a,b)       // 转换宏

printf("int max: %s\n", STR(INT_MAX));          // INT_MAX,int型的最大值,为一个变量 #include<climits>
输出为: int max: 0x7fffffff
STR(INT_MAX) -->  _STR(0x7fffffff) 然后再转换成字符串;

printf("%d\n", CONS(A, A));
输出为：200
CONS(A, A)  -->  _CONS((2), (2))  --> int((2)e(2))

三、''#''和''##''的一些应用特例
1、合并匿名变量名
#define  ___ANONYMOUS1(type, var, line)  type  var##line
#define  __ANONYMOUS0(type, line)  ___ANONYMOUS1(type, _anonymous, line)
#define  ANONYMOUS(type)  __ANONYMOUS0(type, __LINE__)
例：ANONYMOUS(static int);  即: static int _anonymous70;  70表示该行行号;
第一层：ANONYMOUS(static int);  -->  __ANONYMOUS0(static int, __LINE__);
第二层：                        -->  ___ANONYMOUS1(static int, _anonymous, 70);
第三层：                        -->  static int  _anonymous70;
即每次只能解开当前层的宏,所以__LINE__在第二层才能被解开;

2、填充结构
#define  FILL(a)   {a, #a}

enum IDD{OPEN, CLOSE};
typedef struct MSG{
  IDD id;
  const char * msg;
}MSG;

MSG _msg[] = {FILL(OPEN), FILL(CLOSE)};
相当于：
MSG _msg[] = {{OPEN, "OPEN"},
              {CLOSE, "CLOSE"}};

3、记录文件名
#define  _GET_FILE_NAME(f)   #f
#define  GET_FILE_NAME(f)    _GET_FILE_NAME(f)
static char  FILE_NAME[] = GET_FILE_NAME(__FILE__);

4、得到一个数值类型所对应的字符串缓冲大小
#define  _TYPE_BUF_SIZE(type)  sizeof #type
#define  TYPE_BUF_SIZE(type)   _TYPE_BUF_SIZE(type)
char  buf[TYPE_BUF_SIZE(INT_MAX)];
     -->  char  buf[_TYPE_BUF_SIZE(0x7fffffff)];
     -->  char  buf[sizeof "0x7fffffff"];
这里相当于：
char  buf[11];