C语言进阶：21、宏定义与使用分析

最新推荐文章于 2024-03-06 23:11:33 发布

臣有一事不知当不当讲

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分类专栏： C C语言进阶

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本文深入探讨了C语言中宏定义的基本概念与使用技巧，包括宏定义的语法、作用范围、常见错误及其解决方法，并通过实例展示了宏在实际编程中的应用。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

#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（不占用内存<只读存储区>—和const常量(变量，占内存)的本质区别）。

下面的宏定义正确吗？

#define error -1                //
#define PATH1 "D:\test.c"
#define PATH2  D:\test.c
#define PATH3  D:\test\        //
test.c

编译运行：

~/will$ gcc -E test.c -o test.i         //预编译没报错

int main()
{
 int err = -1;
 char* p1 = "D:\test.c";
 char* p2 = D:\test.c;            //error
 char* p3 = D:\testtest.c;        //error
}


~/will$ 
~/will$ gcc test.c
test.c: In function ‘main’:
test.c:13: error: ‘D’ undeclared (first use in this function)
test.c:13: error: (Each undeclared identifier is reported only once
test.c:13: error: for each function it appears in.)
test.c:13: error: expected ‘,’ or ‘;’ before ‘:’ token
test.c:13: error: stray ‘\’ in program
test.c:14: error: expected ‘,’ or ‘;’ before ‘:’ token
test.c:14: error: stray ‘\’ in program

预编译过程不进行语法语义判断，表明宏定义是对的，但是编译后报错，不合C语言的语法规范。

const常量本质是变量，占内存；

宏常量不是变量，不占内存。

        #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。

观察下面代码：

#include <stdio.h>

#define _SUM_(a, b) (a) + (b)
#define _MIN_(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b))
#define _DIM_(a) sizeof(a)/sizeof(*a)    //比函数更强大的地方在于可以求一个数组的大小 


int main()
{
    int a = 3;
    int b = 4;
    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("a = %d\n", a);
    printf("m = %d\n", m);
    printf("d = %d\n", d);

    return 0;
}

先单步编译：

gcc -E test.c -o test.i

得到：

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;
}

输出：

s1 = 3
s2 = 5
m = 2
d = 4

预处理器在处理宏定义时，扮演一个“传话筒”的作用。
    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；

宏表达式不能出现递归定义。

#define _SUM_(n) ((n>0)?(_SUM_(n-1)+n):0)

int s = _SUM_(10);

宏定义的常量或表达式是否有作用域的限制呢？

作用域的概念，针对变量和函数，不针对宏定义。
为什么呢？

因为宏定义是在预编译阶段被处理的，编译器根本不知道宏定义的存在。

强大的内置宏：

  宏			含义					        示例
__FILE__ 		被编译的文件名				    	file.c
__LINE__		当前行号						25
__DATE___		编译时的日期					Jan 31 2012
__TIME__		编译时的时间					17:01:02
__STDC__		编译时时候遵循标准C规范			        1

注意是双下划线。

#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;

}

运行结果：

~/will$ ./a.out
[May  1 2018] {21-4.c:19} Begin to run main code... 
0
1
2
3
4
[May  1 2018] {21-4.c:33} End

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。