Embedded - Define 宏定义

本文详细介绍了C++中define宏的基本概念、常见用法、潜在问题及解决策略,包括简单定义、函数定义、多行定义、条件编译、宏定义与取消等,特别强调了在大规模开发中合理使用define的重要性,以及如何避免常见的陷阱,如重复包含问题和参数化宏可能带来的混淆。

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define 是嵌入式程序里的常用的宏定义。熟悉使用它将大大方便程序编写和调试。

define 的本质是直接替换。


1.简单的define定义

#define MAXTIME 1000


编译器在工作是将MAXTIME替换为1000。

这个类似变量的用法,可以用于更改程序中的经常改,数量多的变量或供别人使用的程序。

2.define的“函数定义”


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


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.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"\

修补了几个bug

4.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


这种用法还可以用于嵌入式系统的不同 平台条件编译还有各模块的分块调试。


5.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。

6.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

多条件时

#ifdef 

#elif

#end

 

 

 

7.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





/* * 安装模块(带参数) * sudo insmod char_dev.ko cap=1 * * 查看设备节点 * ls -l /dev/my_char_dev * * 测试写入设备 * echo "Hello Kernel World" | sudo tee /dev/my_char_dev * * 查看内核日志(需要root权限) * sudo dmesg | grep my_char_dev * * 卸载模块 * sudo rmmod char_dev */ #include <linux/module.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/device.h> #include <linux/uaccess.h> #include <linux/ctype.h> #include <linux/mutex.h> #define DEVICE_NAME "my_char_dev" #define MAX_BUF_LEN 1024 /* 模块参数 */ static int cap = 0; module_param(cap, int, S_IRUGO | S_IWUSR); MODULE_PARM_DESC(cap, "Convert to uppercase if set to 1 (default=0)"); /* 共享数据结构 */ static struct { char buffer[MAX_BUF_LEN]; // 数据缓冲区 size_t data_len; // 有效数据长度 struct mutex lock; // 互斥锁 } dev_data; static dev_t dev_num; static struct cdev my_cdev; static struct class *my_class; static struct device *my_device; /* 设备打开函数 */ static int device_open(struct inode *inode, struct file *file) { return 0; } /* 设备释放函数 */ static int device_release(struct inode *inode, struct file *file) { return 0; } /* 设备写入函数 */ static ssize_t device_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos) { size_t len = (count > MAX_BUF_LEN - 1) ? MAX_BUF_LEN - 1 : count; int i = 0; // 加锁保护共享数据 mutex_lock(&dev_data.lock); /* 从用户空间复制数据 */ if (copy_from_user(dev_data.buffer, buf, len)) { mutex_unlock(&dev_data.lock); return -EFAULT; } dev_data.buffer[len] = '\0'; // 确保字符串终止 dev_data.data_len = len; // 记录有效长度 /* 根据cap参数进行大小写转换 */ if (cap) { for (i = 0; dev_data.buffer[i]; i++) { dev_data.buffer[i] = toupper(dev_data.buffer[i]); } } printk(KERN_INFO "my_char_dev: Received: %s\n", dev_data.buffer); mutex_unlock(&dev_data.lock); // 解锁 return len; } /* 设备读取函数 */ static ssize_t device_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos) { ssize_t retval = 0; // 加锁保护共享数据 mutex_lock(&dev_data.lock); if (*f_pos >= dev_data.data_len) { mutex_unlock(&dev_data.lock); return 0; // 文件结尾 } // 计算剩余可读数据量 size_t remaining = dev_data.data_len - *f_pos; size_t to_copy = (count < remaining) ? count : remaining; // 复制数据到用户空间 if (copy_to_user(buf, dev_data.buffer + *f_pos, to_copy)) { mutex_unlock(&dev_data.lock); return -EFAULT; } *f_pos += to_copy; // 更新文件位置 retval = to_copy; mutex_unlock(&dev_data.lock); // 解锁 return retval; } /* 定义设备支持的操作 */ static const struct file_operations fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = device_open, .release = device_release, .write = device_write, .read = device_read, // 添加read支持 }; /* 模块初始化函数 */ static int __init char_dev_init(void) { /* 初始化共享数据 */ mutex_init(&dev_data.lock); // 初始化互斥锁 dev_data.data_len = 0; dev_data.buffer[0] = '\0'; /* 动态分配设备号 */ if (alloc_chrdev_region(&dev_num, 0, 1, DEVICE_NAME) < 0) return -1; /* 初始化字符设备 */ cdev_init(&my_cdev, &fops); if (cdev_add(&my_cdev, dev_num, 1) < 0) goto err_cdev; /* 创建设备类 */ my_class = class_create(THIS_MODULE, "my_char_class"); if (IS_ERR(my_class)) goto err_class; /* 创建设备节点 */ my_device = device_create(my_class, NULL, dev_num, NULL, DEVICE_NAME); if (IS_ERR(my_device)) goto err_device; /* 设置设备权限(所有用户可读写) */ device_create_file(my_device, &dev_attr_cap); // 可选:添加cap属性文件 printk(KERN_INFO "my_char_dev: Module loaded, cap=%d\n", cap); return 0; /* 错误处理 */ err_device: class_destroy(my_class); err_class: cdev_del(&my_cdev); err_cdev: unregister_chrdev_region(dev_num, 1); return -1; } /* 模块退出函数 */ static void __exit char_dev_exit(void) { device_destroy(my_class, dev_num); class_destroy(my_class); cdev_del(&my_cdev); unregister_chrdev_region(dev_num, 1); mutex_destroy(&dev_data.lock); // 销毁互斥锁 printk(KERN_INFO "my_char_dev: Module unloaded\n"); } module_init(char_dev_init); module_exit(char_dev_exit); MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("Your Name"); MODULE_DESCRIPTION("Advanced char device driver with case conversion"); 这段代码make以后发生以下错误: xyc@xyc-virtual-machine:~/VSCode/embedded-linux/char_device$ make make -C /lib/modules/4.15.0-213-generic/build M=/home/xyc/VSCode/embedded-linux/char_device modules make[1]: Entering directory '/usr/src/linux-headers-4.15.0-213-generic' CC [M] /home/xyc/VSCode/embedded-linux/char_device/char_dev.o /home/xyc/VSCode/embedded-linux/char_device/char_dev.c: In function ‘device_read’: /home/xyc/VSCode/embedded-linux/char_device/char_dev.c:103:5: warning: ISO C90 forbids mixed declarations and code [-Wdeclaration-after-statement] size_t remaining = dev_data.data_len - *f_pos; ^~~~~~ /home/xyc/VSCode/embedded-linux/char_device/char_dev.c: In function ‘char_dev_init’: /home/xyc/VSCode/embedded-linux/char_device/char_dev.c:156:36: error: ‘dev_attr_cap’ undeclared (first use in this function); did you mean ‘setattr_copy’? device_create_file(my_device, &dev_attr_cap); // 可选:添加cap属性文件 ^~~~~~~~~~~~ setattr_copy /home/xyc/VSCode/embedded-linux/char_device/char_dev.c:156:36: note: each undeclared identifier is reported only once for each function it appears in scripts/Makefile.build:340: recipe for target '/home/xyc/VSCode/embedded-linux/char_device/char_dev.o' failed make[2]: *** [/home/xyc/VSCode/embedded-linux/char_device/char_dev.o] Error 1 Makefile:1596: recipe for target '_module_/home/xyc/VSCode/embedded-linux/char_device' failed make[1]: *** [_module_/home/xyc/VSCode/embedded-linux/char_device] Error 2 make[1]: Leaving directory '/usr/src/linux-headers-4.15.0-213-generic' Makefile:5: recipe for target 'all' failed make: *** [all] Error 2 这是什么问题
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