14 宏

目录

• 1 C语言中的宏定义
• 2 定义宏常量
• 3 宏定义表达式
• 4 宏表达式与函数的对比
• 5 宏定义的常量/表达式的作用域
• 6 内置宏

1 C语言中的宏定义

• #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

2 定义宏常量

• #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 => 宏常量（本质是字面量）不是变量，不占用内存，这是与 const 常量（本质是只读变量）的本质区别

• 示例1：分析下面定义的宏常量

  #define ERROR -1
  #define PATH1 "D:\test\test.c"
  #define PATH2 D:\test\test.c
  #define PATH3 D:\test\
  test.c
  
  int main()
  {
      int err = ERROR;
      char* p1 = PATH1;
      char* p2 = PATH2;
      char* p3 = PATH3;
  }
  

  • 利用预处理器分析：单步编译：gcc -E test.c -o test.i

    结果：编译正确，说明预处理器不进行语法检查，只进行宏替换

  • 宏替换后，可以看到 p2 和 p3 语法错误：

    int err = -1;
    char* p1 = "D:\test\test.c";
    char* p2 = D:\test\test.c;
    char* p3 = D:\testtest.c;
    

3 宏定义表达式

• #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

• 示例2：分析下面定义的宏表达式

  #include <stdio.h>
  
  #define _SUM_(a, b) (a) + (b)
  #define _MIN_(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b))
  // 得到一个数组的大小：C语言中无法通过一个函数得到一个数组的大小，只能通过宏
  #define _DIM_(a) sizeof(a)/sizeof(*a)
  
  
  int main()
  {
      int a = 1;
      int b = 2;
      int c[4] = {0};
  
      int s1 = _SUM_(a, b);                 // <=> int s1 = (a) + (b);
      int s2 = _SUM_(a, b) * _SUM_(a, b);   // <=> int s2 = (a) + (b) * (a) + (b);
      int m = _MIN_(a++, b);                // <=> int m = ((a++) < (b) ? (a++) : (b));
      int d = _DIM_(c);                     // <=> int d = sizeof(c)/sizeof(*c);
  
      printf("s1 = %d\n", s1);  // s1 = 3
      printf("s2 = %d\n", s2);  // s2 = 5
      printf("m = %d\n", m);  // m = 2
      printf("d = %d\n", d);  // d = 4
  
      return 0;
  }
  

4 宏表达式与函数的对比

• 宏表达式被预处理器处理，编译器不知道宏表达式的存在；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

• 宏表达式用“实参”完全代替形参，不进行任何运算

• 宏表达式没有任何的“调用”开销

• 宏表达式中不能出现递归定义

  // 宏表达式的错误用法
  #define _SUM_(n) ((n > 0) ? (_SUM_(n - 1) + n) : 0)
  int s = _SUM_(10);
  

5 宏定义的常量/表达式的作用域

• 对于宏

  • 没有作用域的限制
  • 定义完宏之后，后面的代码都可以使用
  • 作用域是针对变量和函数而言的

• 示例3：分析宏常量/表达式的作用域

  #include <stdio.h>
  
  void def()
  {
      #define PI 3.1415926          // 定义宏常量
      #define AREA(r) r * r * PI    // 定义宏表达式
  }
  
  double area(double r)
  {
      return AREA(r);
  }
  
  int main()
  {
      double r = area(5);
  
      printf("PI = %f\n", PI);       // PI = 3.1415926 
      printf("d = 5; a = %f\n", r);  //  d = 5; a = 
      
      return 0;
  }
  

6 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	Sep 2 2020
_TIME_	编译时的时间	10:20:18
_STDC_	编译器是否遵循标准C规范	1

• 示例

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

//申请x个类型为type的内存空间
#define MALLOC(type, x) (type*)malloc(sizeof(type)*x)

//逗号表达式，从左向右地运行：先将指针所指向的内存释放，再将指针置为空，内置的free函数只能将指针所指向的内存释放
#define FREE(p) (free(p), p=NULL)

//打印日志
#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;
}

//输出结果
[Sep  2 2020] {test.c:22} Begin to run main code...
0
1
2
3
4
[Sep  2 2020] {test.c:36} End