C++ - 宏基础（简单常量替换宏、函数样式的宏、多行宏、预定义宏、字符串化宏、连接宏、可变参数日志宏）

宏概述

1. 在编程中，宏（Macro）是一种预处理器指令

2. 宏可以让程序员在源代码中定义一段值或代码的别名，在编译程序之前，预处理器会查找这些宏，并将其替换为相应的值或代码

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C++ 宏

1. 在 C++ 中，宏可以通过预处理器指令 #define 来定义

2. 宏可以是简单的常量替换，也可以函数样式的宏（函数样式的宏并不是真正的函数）

3. 宏通常全大写以区别于变量

4. 可以使用反斜杠（\）实现多行宏

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一、简单常量替换宏

#include <iostream>

using namespace std;

#define PI 3.14159

int main() {
    
	cout << PI << endl;

	double radius = 5.0;
    double area = PI * radius * radius;
	cout << area << endl;

	return 0;
}

• 输出结果

3.14159
78.5397

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二、函数样式的宏

#include <iostream>

using namespace std;

// 使用反斜杠（\）实现多行宏
#define CALCULATE_MAXIMUM_1(firstNumber, secondNumber) \
    ((firstNumber > secondNumber) ? firstNumber : secondNumber)

#define CALCULATE_MAXIMUM_2(firstNumber, secondNumber) ((firstNumber > secondNumber) ? firstNumber : secondNumber)

int main() {

	int a = 5, b = 10;
	int result1 = CALCULATE_MAXIMUM_1(a, b);
	int result2 = CALCULATE_MAXIMUM_2(a, b);
	cout << result1 << endl;
	cout << result2 << endl;

	return 0;
}

• 输出结果

10
10

三、多行宏

#include <stdio.h>

// 使用反斜杠（\）实现多行宏
#define PRINT_SUM(a, b) \
    printf("%d + %d = ", (a), (b)); \
    printf("%d\n", (a)+(b))

int main() {

    PRINT_SUM(3, 5);

    return 0;
}

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四、预定义宏

#include <stdio.h>

int main() {

    printf("File: %s\n", __FILE__); // 当前文件名
    printf("Line: %d\n", __LINE__); // 当前行号
    printf("Date: %s\n", __DATE__); // 编译日期
    printf("Time: %s\n", __TIME__); // 编译时间

    return 0;
}

五、宏的特殊用法

1、字符串化宏

（1）基本介绍

#define STRINGIFY(x) #x

• 将宏参数 x 直接转换为字符串常量（在编译期展开）

（2）演示

#include <iostream>

using namespace std;

#define STRINGIFY(x) #x

int main() {

    // 将变量名转为字符串
    int someVar = 42;
    cout << "变量名: " << STRINGIFY(someVar) << endl;

    // 将表达式转为字符串
    cout << "表达式: " << STRINGIFY(3 + 5 * 2) << endl;

    return 0;
}

• 输出结果

变量名: someVar
表达式: 3 + 5 * 2

2、连接宏

（1）基本介绍

#define STRINGIFY(x) #x

• 将两个宏参数 a 和 b 直接拼接成一个符号（在编译期展开）

（2）演示

#include <iostream>

using namespace std;

#define CONCAT(a, b) a##b

void print_hello()
{
    cout << "Hello World" << endl;
}

int main() {

    // 拼接变量名

    int xy = 100;
    cout << CONCAT(x, y) << endl;


    // 拼接函数名
    CONCAT(print_, hello)();

    return 0;
}

• 输出结果

100
Hello World

3、可变参数日志宏

（1）基本介绍

#define LOG(fmt, ...) printf("[LOG] " fmt "\n", ##__VA_ARGS__)

• 可变参数日志输出，支持格式化字符串

（2）关键语法解析

1. 字符串字面量的自动拼接

"[LOG] " fmt "\n"

// 等价于
"[LOG] " "your_format" "\n"

// 合并后
"[LOG] your_format\n"

2. ##__VA_ARGS__ 是传入的可变参数，## 前缀用于当可变参数为空时，自动删除前面的逗号

LOG("No args");

// 展开为
printf("[LOG] " "No args" "\n",);

// 使用 ## 前缀后
printf("[LOG] " "No args" "\n");

（3）演示

#include <cstdio>

#define LOG(fmt, ...) printf("[LOG] " fmt "\n", ##__VA_ARGS__)

int main() {
    int error_code = 404;
    const char* path = "/index.html";

    LOG("程序启动");

    LOG("文件 %s 未找到，错误码: %d", path, error_code);

    return 0;
}

• 输出结果

[LOG] 程序启动
[LOG] 文件 /index.html 未找到，错误码: 404