C语言深入讲解宏的定义与使用方法

2022-04-19 11:42:15 作者：清风自在流水潺潺

在 C 语言中，可以采用命令 #define 来定义宏。该命令允许把一个名称指定成任何所需的文本，例如一个常量值或者一条语句。在定义了宏之后，无论宏名称出现在源代码的何处，预处理器都会把它用定义时指定的文本替换掉

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

到此这篇关于C语言深入讲解宏的定义与使用方法的文章就介绍到这了,更多相关C语言宏的定义内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！