C/C++宏定义

C/C++宏定义

说明

#define命令将一个指定的标识符(即宏名)来代表一个字符串。可以分为两种:

简单的宏定义

1
#define 表示符 字符串

举例:

1
2
3
#define PI 3.14

float pi2 = PI * 2; //pi2 = 6.28

带参数的宏定义

1
#define <宏名> (<参数表>) <宏体>

举例:

1
2
3
4
#define AddOne(x) (x+1)

float pi2 = PI * 2; //pi2 = 6.28
pi2 = AddOne(pi2); // pi2 = 7.28

不过,由于C++增加了内联函数(inline),实现起来比带参数的宏更方便,这样的宏在C++中已经很少使用了。

宏发生的时机

  1. 文件包含(#include命令)

    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(#ifdef …. #def …. #endif命令)

    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。

宏的特点

(1)宏名一般用大写,且末尾不加分号。

(2)宏定义的参数是无类型的,不做语法检查,不做表达式求解,只做替换。

(3)宏定义通常在文件的最开头,可以使用

1
#undef 宏名

命令终止宏定义的作用域。

(4)宏定义可以嵌套,但字符串””中永远不包含宏。

(5)宏展开使源程序变长,函数调用不会;宏展开不占运行时间,只占编译时间,函数调用占运行时间(分配内存、保留现场、值传递、返回值)。

(6)函数调用在编译后程序运行时进行,并且分配内存。宏替换在编译前进行,不分配内存。

(7)使用宏可提高程序的通用性和易读性,减少不一致性,减少输入错误和便于修改。例如:数组大小常用宏定义,常量pi常用宏定义。

宏的优点:

  1. 提高了程序的可读性,同时也方便进行修改;

  2. 提高程序的运行效率:使用带参的宏定义既可完成函数调用的功能,又能避免函数的出栈与入栈操作,减少系统开销,提高运行效率;

  3. 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。

宏的缺点

  1. 由于是直接嵌入的,所以代码可能相对多一点;

  2. 嵌套定义过多可能会影响程序的可读性,而且很容易出错;

  3. 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。

常有宏定义

  1. 防止一个头文件被重复包含

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    #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

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    #define MEM_B( x ) ( *( (byte *) (x) ) )

    #define MEM_W( x ) ( *( (word *) (x) ) )

    //例如:
    int bTest = 0x123456;

    byte m = MEM_B((&bTest));/*m=0x56*/
    int n = MEM_W((&bTest));/*n=0x3456*/
  3. 得到一个field在结构体(struct)中的偏移量

    1
    #define OFFSETOF( type, field ) ( (size_t) &(( type * ) 0)-> field )
  4. 得到一个结构体中field所占用的字节数

    1
    #define FSIZ( type, field ) sizeof( ((type * ) 0)->field )
  5. 得到一个变量的地址(word宽度)

    1
    2
    3
    #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

    1
    #define UPCASE( c ) ( ((c) >= ''a'' && (c) <= ''z'') ? ((c) - 0x20) : (c) )
  7. 防止溢出的一个方法

    1
    #define INC_SAT( val ) (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val))
  8. 返回数组元素的个数

    1
    #define ARR_SIZE( a ) ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) )
  9. 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__:在源代码中插入当前源代码行号;

__FILE__:在源文件中插入当前源文件名;

__DATE__:在源文件中插入当前的编译日期

__TIME__:在源文件中插入当前编译时间;

__STDC__:当要求程序严格遵循ANSI C标准时该标识被赋值为1;

__cplusplus:当编写C++程序时该标识符被定义

define中的三个特殊符号:##、#、#@

##: x连接y

1
#define Conn(x,y) x##y

#: 给x加上单引号,结果返回是一个const char

1
#define ToChar(x) #@x

#@:给x加上一个双引号

1
#define ToString(x) #x