关于宏定义的理解

最新推荐文章于 2025-10-23 03:36:25 发布

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什么是宏定义

#define命令是C语言中的一个宏定义命令，它用来将一个标识符定义为一个字符串，该标识符被称为宏名，被定义的字符串称为替换文本。
该命令有两种格式：一种是简单的宏定义，另一种是带参数的宏定义。

补充：标识符——标识符是实体唯一标识，也就是实体名，比如变量名，函数名，类名，结构名等，都是标识符

(1)简单的宏定义：

#define <宏名>　　<字符串>
例： #define PI 3.1415926
(2) 带参数的宏定义

#define <宏名> (<参数表>) <宏体>
例： #define A(x) x
一个标识符被宏定义后，该标识符便是一个宏名。这时，在程序中出现的是宏名，在该程序被编译前，先将宏名用被定义的字符串替换，这称为宏替换，替换后才进行编译，宏替换是简单的替换。

宏替换发生的时机

为了能够真正理解#define的作用，让我们来了解一下对C语言源程序的处理过程。当我们在一个集成的开发环境如Turbo C中将编写好的源程序进行编译时，实际经过了预处理、编译、汇编和连接几个过程。

其中预处理器产生编译器的输入，它实现以下的功能：
（1）文件包含
可以把源程序中的#include 扩展为文件正文，即把包含的.h文件找到并展开到#include 所在处。
（2）条件编译
预处理器根据#if和#ifdef等编译命令及其后的条件，将源程序中的某部分包含进来或排除在外，通常把排除在外的语句转换成空行。
（3）宏展开
预处理器将源程序文件中出现的对宏的引用展开成相应的宏定义，即本文所说的#define的功能，由预处理器来完成。
经过预处理器处理的源程序与之前的源程序有所有不同，在这个阶段所进行的工作只是纯粹的替换与展开，没有任何计算功能，所以在学习#define命令时只要能真正理解这一点，这样才不会对此命令引起误解并误用。

优缺点

优点

提高了程序的可读性，同时也方便进行修改；

使用简单宏定义可用宏代替一个在程序中经常使用的常量，这样在将该常量改变时，不用对整个程序进行修改，只修改宏定义的字符串即可，而且当常量比较长时，我们可以用较短的有意义的标识符来写程序，这样更方便一些。我们所说的常量改变不是在程序运行期间改变，而是在编程期间的修改.

举一个大家比较熟悉的例子，圆周率π是在数学上常用的一个值，有时我们会用3.14来表示，有时也会用3.1415926等，这要看计算所需要的精度，如果我们编制的一个程序中要多次使用它，那么需要确定一个数值，在本次运行中不改变，但也许后来发现程序所表现的精度有变化，需要改变它的值，这就需要修改程序中所有的相关数值，这会给我们带来一定的不便，但如果使用宏定义，使用一个标识符来代替，则在修改时只修改宏定义即可，还可以减少输入 3.1415926这样长的数值多次的情况，我们可以如此定义 #define pi 3.1415926，既减少了输入又便于修改，何乐而不为呢？

提高程序的运行效率.

使用带参数的宏定义可完成函数调用的功能，又能减少系统开销，提高运行效率。正如C语言中所讲，函数的使用可以使程序更加模块化，便于组织，而且可重复利用，但在发生函数调用时，需要保留调用函数的现场，以便子函数执行结束后能返回继续执行，同样在子函数执行完后要恢复调用函数的现场，这都需要一定的时间，如果子函数执行的操作比较多，这种转换时间开销可以忽略，但如果子函数完成的功能比较少，甚至于只完成一点操作，如一个乘法语句的操作，则这部分转换开销就相对较大了，但使用带参数的宏定义就不会出现这个问题，因为它是在预处理阶段即进行了宏展开，在执行时不需要转换，即在当地执行。宏定义可完成简单的操作，但复杂的操作还是要由函数调用来完成，而且宏定义所占用的目标代码空间相对较大。所以在使用时要依据具体情况来决定是否使用宏定义。

宏是由预处理器处理的，通过字符串操作可以完成很多编译器无法实现的功能。比如##连接符。

缺点

由于是直接嵌入的，所以代码可能相对多一点；
嵌套定义过多可能会影响程序的可读性，而且很容易出错；
对带参的宏而言，由于是直接替换，并不会检查参数是否合法，存在安全隐患。
补充：预编译语句仅仅是简单的值替换，缺乏类型的检测机制。这样预处理语句就不能享受C++严格类型检查的好处，从而可能引发一系列错误的隐患。

C++ 中#define的用法

1.简单的define定义

#define MAXTIME 1000

一个简单的MAXTIME就定义好了，它代表1000，如果在程序里面写

if(i<MAXTIME){………}

编译器在处理这个代码之前会对MAXTIME进行处理替换为1000。

这样的定义看起来类似于普通的常量定义CONST，但也有着不同，因为define的定义更像是简单的文本替换，而不是作为一个量来使用，这个问题在下面反映的尤为突出。

2.define的“函数定义”

define可以像函数那样接受一些参数，如下

#define max(x,y) (x)>(y)?(x):(y);

这个定义就将返回两个数中较大的那个，看到了吗？因为这个“函数”没有类型检查，就好像一个函数模板似的，当然，它绝对没有模板那么安全就是了。可以作为一个简单的模板来使用而已。

但是这样做的话存在隐患，例子如下：

#define Add(a,b) a+b;

在一般使用的时候是没有问题的，但是如果遇到如：c * Add(a,b) * d的时候就会出现问题，代数式的本意是a+b然后去和c，d相乘，但是因为使用了define（它只是一个简单的替换），所以式子实际上变成了

c*a + b*d

另外举一个例子：

#define pin (int*);
pin a,b;

本意是a和b都是int型指针，但是实际上变成int* a,b;
a是int型指针，而b是int型变量。
这是应该使用typedef来代替define，这样a和b就都是int型指针了。

所以我们在定义的时候，养成一个良好的习惯，建议所有的层次都要加括号。

3.宏的单行定义

#define A(x) T_##x
#define B（x) #@x

#define C（x) #x
我们假设：x=1，则有：
A(1)——〉T_1
B(1)——〉’1’
C(1)——〉”1”

4.define的多行定义

define可以替代多行的代码，例如MFC中的宏定义（非常的经典，虽然让人看了恶心）

#define MACRO(arg1, arg2) do { /
/* declarations */ /
stmt1; /
stmt2; /
/* … */ /
} while(0) /* (no trailing ; ) */
关键是要在每一个换行的时候加上一个”/”

摘抄自http://www.blog.edu.cn/user1/16293/archives/2005/115370.shtml 修补了几个bug

5.在大规模的开发过程中，特别是跨平台和系统的软件里，define最重要的功能是条件编译。

就是：

#ifdef WINDOWS
……
……
#endif
#ifdef LINUX
……
……
#endif

可以在编译的时候通过#define设置编译环境

6.如何定义宏、取消宏

//定义宏
#define [MacroName] [MacroValue]
//取消宏
#undef [MacroName]
普通宏
#define PI (3.1415926)

带参数的宏
#define max(a,b) ((a)>(b)? (a),(b))

关键是十分容易产生错误，包括机器和人理解上的差异等等。

7.条件编译

#ifdef XXX…(#else) …#endif

例如

#ifdef DV22_AUX_INPUT
#define AUX_MODE 3
#else
#define AUY_MODE 3
＃endif
#ifndef XXX … (#else) … #endif

8.头文件(.h)可以被头文件或C文件包含；

重复包含（重复定义）
由于头文件包含可以嵌套，那么C文件就有可能包含多次同一个头文件，就可能出现重复定义的问题的。
通过条件编译开关来避免重复包含（重复定义）
例如

#ifndef __headerfileXXX__
＃define __headerfileXXX__
…
文件内容
…
#endif

define中的三个特殊符号：#，##，#@

#define Conn(x,y) x##y
#define ToChar(x) #@x
#define ToString(x) #x

(1)x##y表示什么？表示x连接y

举例说：

int n = Conn(123,456); /* 结果就是n=123456;*/
char* str = Conn("asdf", "adf"); /*结果就是 str = "asdfadf";*/

（2）再来看#@x，其实就是给x加上单引号，结果返回是一个const char。

举例说：

char a = ToChar(1);结果就是a=‘1’;
做个越界试验char a = ToChar(123);结果就错了;
但是如果你的参数超过四个字符，编译器就给给你报错了！

error C2015: too many characters in constant ：P

(3）最后看看#x,估计你也明白了，他是给x加双引号

char* str = ToString(123132);就成了str=“123132”;

常用的宏定义

1 防止一个头文件被重复包含

#ifndef BODYDEF_H 
#define BODYDEF_H 
 //头文件内容 
 
#endif

2 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) ) )

用法如下：

#include <iostream>
#include <windows.h>
 
#define MEM_B(x) (*((byte*)(x)))
#define MEM_W(x) (*((WORD*)(x)))
 
int main()
{
    int bTest = 0x123456;
 
    byte m = MEM_B((&bTest));/*m=0x56*/
    int n = MEM_W((&bTest));/*n=0x3456*/
 
    return 0;
}

3 得到一个field在结构体(struct)中的偏移量

#define OFFSETOF( type, field ) ( (size_t) &(( type *) 0)-> field )
请参考文章：写宏定义：得到一个field在结构体（struct type）中的偏移量。

4 得到一个结构体中field所占用的字节数

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

5 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) )

6 将一个字母转换为大写

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

7 判断字符是不是10进值的数字

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

8 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'') )

9 防止溢出的一个方法

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

10 返回数组元素的个数

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

11 使用一些宏跟踪调试

ANSI标准说明了五个预定义的宏名。它们是：

_LINE_ /*(两个下划线)，对应%d*/
_FILE_ /*对应%s*/
_DATE_ /*对应%s*/
_TIME_ /*对应%s*/

#define使用中的常见问题解析

1.简单宏定义使用中出现的问题

在简单宏定义的使用中，当替换文本所表示的字符串为一个表达式时，容易引起误解和误用。如下例：

#define N 2+2
void main() {
   int a=N*N;
   printf(“%d”,a);
}

(1) 出现问题：

在此程序中存在着宏定义命令，宏N代表的字符串是2+2，在程序中有对宏N的使用，一般同学在读该程序时，容易产生的问题是先求解N为2＋2＝4，然后在程序中计算a时使用乘法，即N*N=4*4=16,其实该题的结果为8，为什么结果有这么大的偏差?

(2) 问题解析：

如前所述，宏展开是在预处理阶段完成的，这个阶段把替换文本只是看作一个字符串，并不会有任何的计算发生，在展开时是在宏N出现的地方只是简单地使用串2＋2来代替N，并不会增添任何的符号，所以对该程序展开后的结果是a=2+2*2+2，计算后=8，这就是宏替换的实质，如何写程序才能完成结果为16的运算呢？

(3)解决办法：

/*将宏定义写成如下形式*/
#define N (2+2)
/*这样就可替换成(2+2)*(2+2)=16*/

2. 带参数的宏定义出现的问题

在带参数的宏定义的使用中，极易引起误解。例如我们需要做个宏替换能求任何数的平方，这就需要使用参数，以便在程序中用实际参数来替换宏定义中的参数。一般学生容易写成如下形式：

#define area(x) x*x
/*这在使用中是很容易出现问题的，看如下的程序*/
 
void main() {
    int y = area(2+2);
    printf(“%d”,y);
}

按理说给的参数是2+2，所得的结果应该为4*4=16，但是错了，因为该程序的实际结果为8，仍然是没能遵循纯粹的简单替换的规则，又是先计算再替换了，在这道程序里，2+2即为area宏中的参数，应该由它来替换宏定义中的x，即替换成2+2*2+2=8了。那如果遵循(1)中的解决办法，把2+2 括起来，即把宏体中的x括起来，是否可以呢？#define area(x) (x)*(x)，对于area(2+2)，替换为(2+2)*(2+2)=16，可以解决，

但是对于area(2+2)/area(2+2)又会怎么样呢，有的学生一看到这道题马上给出结果，因为分子分母一样，又错了，还是忘了遵循先替换再计算的规则了，这道题替换后会变为 (2+2)*(2+2)/(2+2)*(2+2)即4*4/4*4按照乘除运算规则，结果为16/4*4=4*4=16，那应该怎么呢？解决方法是在整个宏体上再加一个括号，即

#define   area(x) ((x)*(x))

要想能够真正使用好宏定义，那么在读别人的程序时，一定要记住先将程序中对宏的使用全部替换成它所代表的字符串，不要自作主张地添加任何其他符号，完全展开后再进行相应的计算，就不会写错运行结果。

如果是自己编程使用宏替换，则在使用简单宏定义时，当字符串中不只一个符号时，加上括号表现出优先级，如果是带参数的宏定义，则要给宏体中的每个参数加上括号，并在整个宏体上再加一个括号。看到这里，不禁要问，用宏定义这么麻烦，这么容易出错，可不可以摒弃它，那让我们来看一下在C语言中用宏定义的好处吧。

如：

#include <iostream.h>
#define product(x)    x*x
int main() {
    int i=3;
    int j,k;
    j = product(i++);
    cout<<"j="<<j<<endl;
    cout<<"i="<<i<<endl;
 
    k = product(++i);
    cout<<"k="<<k<<endl;
    cout<<"i="<<i<<endl;
 
    return 0;
}