编译和宏

最新推荐文章于 2025-05-19 10:16:58 发布

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编译和宏

编译可分为两个阶段：编译和链接

编译阶段进行语法检查

链接阶段将各个相互关联的模块拼接在一起

编译阶段

编译指令：g++ -c xxx.cpp

在编译阶段通过之后会生成后缀为.o的中间文件；通过命令nm -C xxx.o可以查看该文件的内容；

**例：**编译并查看一下compile_test.o文件的内容

compile_test.cpp的内容如下

#include<stdio.h>
int add(int a, int b){
    return a+b;
}
int main(){
    printf("Hello world!");
    printf("The value of 3+4 is %d.", add(3,4));
    return 0;
}

通过执行上面提到的两条代码，中间结果如下：

需要关注的是下面这个方框，其中T标志表示当前文件的模块，U标志表示需要链接的模块；显然add函数是当前文件的，无需链接，但printf函数是系统定义的，需要到系统库中找到printf的声明和定义并进行链接。

预处理语句——宏定义

宏的类型

宏有三种类型：
- 定义符号常量 #define PI 3.1415926
- 定义宏表达式 #define ADD(a,b) a+b
- 定义代码片段
```
#define HELLO(msg){	\
	printf("%s",msg);	\
}
```

宏的处理和作用

对宏的理解，宏是预处理语句，也就是说它是在编译的时候发挥作用的，它的作用是什么呢？宏的格式为#define 标识符替换内容，宏作用就是将宏标识符更改为替换内容。

插曲：彩色文字!

文字在显示时可以分为三部分：字形码，前景色、背景色；

在C语言中，printf其实是可以设置文字的样式的，在打印内容之前插入：\033[a,b,cm可以设置打印文字的显示效果，其中a，b，c是三个控制编号，见下图

有了这种配置方式就可以打印彩色文字了，例如：

printf("\033[1,32,40mHello world!");

为防止先前的设置影响后面输出的文字，一般在结尾会重置所有属性，如下：

printf("\033[1,34,40mColorful words!\033[0m");

宏的使用

宏的妙用①——用宏设置文字属性

由于宏具有替换的功能，所以可以像处理字符串的连接操作一样来拼接代码，上面对文字颜色的设置可以用宏来完成：

// 宏定义
#define RED(msg)    "\033[0;31m" msg "\033[0m"

// 使用方式
int main(){
    printf(RED("Hello World!"));
    return 0;
}

对于打印语句，在VSCode中有如下提示：

RED(“Hello world”)被扩展为"\033[0;31m" "Hello World!" "\033[0m"；所以这条语句等价于printf("\033[1,32,40mHello world!");

宏的妙用②——替换代码段：比较操作

上面的RED是一个宏表达式，但它还没有完全展示宏的作用，宏代码段能够替换代码段，这更能展现宏的作用：

// 相等判断
#define EXPECT_EQ(a,b){    \
    if(!((a) == (b))){  \
        printf("Error\n");  \
    }   \
}
//使用方式
int main(){
    EXPECT_EQ(3,4);
    return 0;
}

同样的看一下VSCode对宏的扩展：

注意外围的花括号，这个括号不是必须的，使用花括号括起来后宏中定义的变量为局部变量。

宏的妙用③——嵌套替换

// 比较判断
#define EXPECT(a, comp, b){    \
    if(!((a) comp (b))){  \
        printf("Error\n");  \
    }   \
}
// 大于等于判断
#define EXPECT_LE(a,b)  EXPECT(a, >=, b)
// 不等判断
#define EXPECT_NE(a,b)  EXPECT(a, !=, b)

// 使用方式
int main(){
    EXPECT_LE(1,9);
    EXPECT_NE(1,9);
    return 0;
}

VSCode中对宏的提示如下：

EXPECT_LE中使用了EXPECT，当宏进行替换时，EXPECT_LE就会替换为下面的代码段：

if(!((a) >= (b))){
    printf("Error\n");
}

很奇妙的是，在EXPECT_LE传给EXPECT的参数comp为>=，注意这不是字符串，所以可以看出，宏替换是很朴素的替换，它不会对传入的内容做任何处理，上面的代码EXPECT_LE(1,9);在mian中也可直接写作EXPECT(1,>=,9);

之所以要加一层嵌套是为了提高代码的复用性，不用EXPECT的话，EXPECT_LE和EXPECT_NE这两个宏除了比较符号不同，其他的内容都相同，有很大的相似度。

宏的运用——函数测试

在leetcode中，给定的算法题都有测试用例，其实用宏也可以完成测试功能，这里举个简单的例子来说明：

#include<stdio.h>

#define COMP(a,b)\
int result; \
result = a+b;

#define TEST(ADD, val){ \
    ADD    \
    if(result == val){  \
        printf("get a correct result!");    \
    }   \
}

/* 用宏进行函数测试 */

int main(){
    int a=3, b = 4;
    TEST(COMP(a,b),7);
}