C语言 宏的定义
清风自在 流水潺潺 人气:0一、C语言中的宏定义
- #define是预处理器处理的单元实体之一
- #define 定义的宏可以出现在程序的任意位置
- #define 定义之后的代码都可以使用这个宏
- #define 定义的宏常量可以直接使用
- #define 定义的宏常量本质为字面量
下面的宏常量定义正确吗?
编写代码来测试:
#define ERROR -1 #define PATH1 "D:\test\test.c" #define PATH2 D:\test\test.c #define PATH3 D:\test\ test.c int main() { int err = ERROR; char* p1 = PATH1; char* p2 = PATH2; char* p3 = PATH3; }
先使用gcc -E Test.c -o Test.i 进行预编译,预编译没有报错,结果如下:
# 1 "Test.c" # 1 "<built-in>" # 1 "<command-line>" # 1 "Test.c" int main() { int err = -1; char* p1 = "D:\test\test.c"; char* p2 = D:\test\test.c; char* p3 = D:\testtest.c; }
直接进行编译,发现 char* p2 = PATH2; char* p3 = PATH3; 报错
这说明宏定义是正确的,但是编译是过不了的,只是
#define PATH2 D:\test\test.c
#define PATH3 D:\test\
不符合语法规范。
二、宏定义表达式
- #define 表达式的使用类似函数调用
- #define 表达式可以比函数更强大
- #define 表达式比函数更容易出错
强大之处其中之一就是可以求数组的大小,这是不能编写函数办到的。
下面看一段宏表达式的代码:
#include <stdio.h> #define _SUM_(a, b) (a) + (b) #define _MIN_(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b)) #define _DIM_(a) sizeof(a)/sizeof(*a) int main() { int a = 1; int b = 2; int c[4] = {0}; int s1 = _SUM_(a, b); int s2 = _SUM_(a, b) * _SUM_(a, b); int m = _MIN_(a++, b); int d = _DIM_(c); printf("s1 = %d\n", s1); printf("s2 = %d\n", s2); printf("m = %d\n", m); printf("d = %d\n", d); return 0; }
下面为输出结果,但是 s2 我们预期的结果应该是 9,m 的值我们预期的结果应该是 1,这是怎么回事呢?
下面进行预编译看看代码到底是怎么运行的,输入 gcc -E Test.c -o Test.i
int main() { int a = 1; int b = 2; int c[4] = {0}; int s1 = (a) + (b); int s2 = (a) + (b) * (a) + (b); int m = ((a++) < (b) ? (a++) : (b)); int d = sizeof(c)/sizeof(*c); printf("s1 = %d\n", s1); printf("s2 = %d\n", s2); printf("m = %d\n", m); printf("d = %d\n", d); return 0; }
通过上面宏定义的替换,我们很容易知道为什么结果跟我们想的不一样。
三、宏表达式与函数的对比
- 宏表达式被预处理器处理,编译器不知道宏表达式的存在
- 宏表达式用“实参”完全替代形参,不进行任何运算
- 宏表达式没有任何的“调用”开销
- 宏表达式中不能出现递归定义
所以,下面递归定义就是错误的:
四、有趣的问题
宏定义的常量或表达式是否有作用域限制?(没有)
下面看一个宏作用域分析的代码:
#include <stdio.h> void def() { #define PI 3.1415926 #define AREA(r) r * r * PI } double area(double r) { return AREA(r); } int main() { double r = area(5); printf("PI = %f\n", PI); printf("d = 5; a = %f\n", r); return 0; }
下面为输出结果:
作用域的概念是针对 C 语言中的变量和函数,不针对宏。宏表达式被预处理器处理,编译器不知道宏表达式的存在。
五、强大的内置宏
宏 | 含义 | 示例 |
_FILE_ | 被编译的文件名 | file1.c |
_LINE_ | 当前行号 | 25 |
_DATE_ | 编译时的日期 | Jan 31 2021 |
_TIME_ | 编译时的时间 | 17:01:01 |
_STDC_ | 编译器是否遵循标准C规范 | 1 |
下面看一个宏使用的综合示例:
#include <stdio.h> #include <malloc.h> #define MALLOC(type, x) (type*)malloc(sizeof(type)*x) #define FREE(p) (free(p), p=NULL) #define LOG(s) printf("[%s] {%s:%d} %s \n", __DATE__, __FILE__, __LINE__, s) #define FOREACH(i, m) for(i=0; i<m; i++) #define BEGIN { #define END } int main() { int x = 0; int* p = MALLOC(int, 5); LOG("Begin to run main code..."); FOREACH(x, 5) BEGIN p[x] = x; END FOREACH(x, 5) BEGIN printf("%d\n", p[x]); END FREE(p); LOG("End"); return 0; }
下面为输出结果:
可以看到宏定义是很强大的,可以打印出日期,文件名,行号,不使用宏定义很难实现。
六、小结
- 预处理器直接对宏进行文本替换
- 宏使用时的参数不会进行求值和运算
- 预处理器不会对宏定义进行语法检查
- 宏定义时出现的语法错误只能被编译器检测
- 宏定义的效率高于函数调用
- 宏的使用会带来一定的副作用
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