C++ 宏定义解析

一、C++中宏的作用
1、使用宏定义常量

示例：#define MAXSIZE 200

#include<stdio.h>
#define M 20
int main()
{
    int a = M;
    int b = 20;
    /*
    编译后变成以下代码
    int a = 20;
    int b = 20;
    */
    printf("%d %d",a,b);
    return 0;
}

这里写图片描述
宏定义不是C/C++严格意义上的语句，所以定义后不加分号，使用define后的标示符来代替常量，当我们需要在程序中多次使用200这个值，比如定义数组的长度等，并且可能在以后对该值做出修改时，使用宏定义，我们仅需要改变宏定义所表示的值即可，而不需要到程序中去寻找哪些地方使用了200。

需要注意的是：在C++中 const也可以用来定义常量。那么const与宏定义的区别在哪儿呢?
(1) const定义常量是需要指出类型，而宏定义则不必：

define N 100

const int MAXSIZE=200;//const定义；

两种方法可以实现相同的功能，即用MAXSIZE来代替常量200；

由于const在定义时需要指出类型，因此，编译器会对const定义的常量进行静态类型安全检查，

而#define宏定义则是简单的替换，不会进行安全检查，并且可能会产生边界效应，带来想不到的后果。

例如：

#define N 100
#define  M N+300

如果在程序中使用M*N，则结果会是100+300*100；原因就在于定义M的时候是N+300而不是(M+300)；

宏定义只是做简单的替换。而const定义需要检查类型安全，
如定义const float PI=3.141592653;
而实际得到的值却是PI=3.141593；这是由float的数据的长度所决定的。

(2)、当定义局部变量时，const所定义的变量的作用域，仅限于const定义所在的函数段；而使用宏定义#define，其作用域不仅限于定义所在的函数段，而是从定义点到整个程序的结束。

(3)、const定义的常量在编译时会为该变量分配存储空间，而宏定义是在预编译时编译，不分配存储空间；(对于C语言，编译器会为const常量分配存储空间，但对于C++，有些书上说编译器不会为const常量分配存储空间，而只是将其放在符号表中，还有的说对于基本类型，不分配存储空间ADT等较大的对象要分配存储空间)有些集成化的工具可以对const进行调试，但却不能对宏定义进行调试(具体用什么工具，怎么调试我就不太清楚了)。
2、防止多重包含
　　预处理器变量：在编写头文件时，我们需要引入一些额外的预处理设置，预处理器允许我们自定义变量。预处理器变量的名字在程序中必须是唯一的。任何与预处理器变量相匹配的名字的使用都关联到该预处理器变量，而避免冲突，预处理器变量一般使用大写的英文字符表示。预处理器变量有两种状态：
已定义和未定义。#define接收一个标识符，并定义该标识符为预处理器变量。

ifndef检测指定的预处理器变量是否定义，如果未定义，则执行跟在其后的所有指令，

直到出现#endif。
在头文件的开头加上如下代码

#ifndef  _HEAD_H_ //如果没有定义_HEAD_H_

#define _HEAD_H_//定义_HEAD_H_

然后在头文件的结束出加上#endif就可以避免该头文件被多次引用。
需要注意的是，防止头文件被重引用，还可以使用#pragma once来解决。使用#pragma once 后，在编译时，编译器只对该文件编译一次；与宏定义相比，#pragma once具有更快的速度和更高的效率，但是需要指出的是:

pragma并不是所有的编译器都支持，可移植性较差。

3、条件编译
C语言中，预处理过程读入源代码，检查包含预处理指令的语句和宏定义，并对源代码进行相应的转换，预处理过程还会删除程序中的注释和多余的空白符号。预处理指令是以#开头的代码行，#必须是该行除了空白字符外的第一个字符。#后是指令关键字，在#和指令关键字之间允许存在若干空白字符。

使用宏进行条件编译的用法与使用宏防止多重引用类似。示例如下：

ifdef _DEBUG//如果定义了_DEBUG，则执行#ifdef _DEBUG与#else之间的指令；

cout<<”debug”<

else//否则，执行#else与#endif之间的指令。

cout<<”release”<

endif

使用条件编译，方便程序员在调试程序的过程中，执行一些在程序发布后并不需要执行的指令。只要在需要调试的代码前加上_DEBUG的定义，就可以在调试程序的过程中输出调试信息。这样方便我们查看程序在运行过程中有没有出现错误，定位错误出现的地方。而在程序发布之前，取消_DEBUG的定义就可以不再执行调试代码。
4、宏函数
函数的调用是需要一定的时间和空间代价的。因为系统在调用函数时，需要保留”现场”，即将程序要执行的指令的下一条指令的位置压入栈，然后转入调用函数去执行，调用完函数后再返回主调函数，恢复”现场”，返回到栈里保存的的下一条指令的位置继续执行。所以函数的调用需要额外的时间和空间代价。

而宏函数则不存在上述问题，宏函数在预编译时，同函数定义的代码来替换函数名，将函数代码段嵌入到当前程序，不会产生函数调用，所以会省去普通函数保留现场恢复现场的时间，但因为要将定义的函数体嵌入到当前程序，所以不可避免的会占用额外的存储空间。在频繁调用同一个宏的时候，该现象尤其明显。

宏函数的示例定义如下：

define MAX(a,b) ((a)<(b)?(b):(a))

　　宏函数的优点在于避免函数调用，提高程序效率。

同时需要注意的是inline标识符。inline也将函数定义为内联的。但是使用内联函数需要注意的是：函数体必须十分简单，不能含有循环、条件、选择等复杂结构，否则就不能作为内联函数了。事实上，有时候即便你没有将函数指定为内联函数，编译器也会将一些简单的函数作为内联函数处理，而对于一些复杂的函数，即使声明为内联函数，编译器也不会理会的。inline函数的瓶颈就在于此，使用inline标识符将函数声明为内联的，但这只是一种提示，到底编译器有没有优化还依赖于编译器的实现，而使用宏函数则完全由代码本身控制。但在使用宏函数的时候，需要明确的是宏函数只是简单的替换，需要注意括号的使用。
5、宏组合 #和##
　　先上一段代码：

#include "stdio.h"  
#include<iostream>  

using namespace std;  

#define s5(a)    Connect_##a  
#define s(p)   #p  

void Connect_Test(const char* p)  
{  
    cout << "this is Connect Test:" << endl;  
    cout << p << endl;  
}  

int main()  
{  
    s5(Test)("hello owrld");  

    cout << "******************************************************" << endl;  
    cout << s(p)<< endl;  
    return 0;  
}

　　上述代码的输出结果如下：
　　这里写图片描述
　　由图中可以看出#的作用是将其后边的宏参数进行转化为字符串，即为其后的参数加上双引号。而##则是连接符号，用来连接两个宏。

　　需要注意的是，当宏参数中有#或者##的地方，宏参数是不会被展开的。例如下边的代码：

#include "stdio.h"  
#include<iostream>  

using namespace std;  


#define A          (2)  
#define STR(s)     #s  
#define CONS(a,b)  int(a##e##b)  

int main(int argc, _TCHAR* argv[])  
{  
    cout << "........................................................" << endl;  
    cout << "int max: " << endl;  
    cout << STR(INT_MAX) << endl;  // INT_MAX   
    cout << "--------------------------------------------------------" << endl;  
    cout << STR(CON(a, b)) << endl;  
    return 0;  
}

　　这段代码的输出为：
　　这里写图片描述

　　由上述结果可以看出：当宏参数中有#或者##的地方，宏参数是不会被展开的。
二、C#中宏功能的代替
对于使用宏定义常量，在C#中可以使用const 来定义常量，正如前边所说的，这必然会带来类型安全检查，以及分配内存，但没办法，C#中不支持宏操作。目前我所知道的就这个了，欢迎指出。
至于条件编译，在C#中可以使用#if DEBUG …#else…#endif来进行条件编译，在VS中，右键单机项目->属性->生成，在条件编译符号下，勾选定义DEBUG常量，即可实现条件编译。

posted @ 2020-12-04 10:30 二十一19 阅读(685) 评论(0) 编辑收藏举报

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