宏相关使用

一、简述

1.1宏

#define命令是C语言中的一个宏定义命令，它用来将一个标识符定义为一个字符串，该标识符被称为宏名，被定义的字符串称为替换文本

1.2宏原理

C源码到可执行程序过程实际经过：预处理、编译、汇编和连接几个过程。
其中预处理器产生编译器的输出，它实现以下的功能(宏展开在预处理阶段展开)：

（1）文件包含

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

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，

二、宏使用

2.1宏分类

一般可以分为两类：

不带参数的宏；
带指定个数参数的宏定义；
带可变个数参数。

2.1.1不带参数宏

简单的宏定义：

#define <宏名> <字符串>

例： #define PI 3.1415926

2.1.2带指定个数参数的宏定义

#define <宏名> (<参数表>) <宏体>

例： #define A(x) x

2.1.3带可变个数参数

1999 年的 ISO C 标准中，宏可以声明为接受可变数量的参数，就像函数一样。定义宏的语法类似于函数的语法。

例子：

#define debug(format, ...) fprintf (stderr, format, __VA_ARGS__)

说明：这里的…是一个可变参数。在调用这样的宏时，它代表零个或多个参数。这组标记替换了宏主体中出现的标识符 __VA_ARGS__。

GCC 长期以来一直支持可变参数宏，并使用不同的语法，允许您像任何其他参数一样为变量参数命名。

下面是一个例子：

#define debug(format, args...) fprintf (stderr, format, args)

这在所有方面都等同于上面的 ISO C 示例，但可以说更具可读性和描述性。

但是使用过上面两种形式的可变参数宏之后会发现一个问题，就是不能不传变量参数。

在标准 C 中，不允许完全忽略变量参数；但是你可以传递一个空参数。例如，调用在 ISO C 中无效，因为字符串后没有逗号：

debug ("A message")

为了解决这个问题，CPP 对与标记粘贴运算符“##”一起使用的变量参数进行了特殊处理。形式如下：

#define debug(format, ...) fprintf (stderr, format, ## __VA_ARGS__)

如果变量参数被省略或为空，“##”运算符会导致预处理器删除它前面的逗号。如果在宏调用中提供了一些变量参数，GNU CPP 会将变量参数放在逗号之后。就像任何其他粘贴的宏参数一样，这些参数不是宏扩展的。

三、宏替换注意事项

3.1 简单宏中问题

宏展开只是字符替换，不会考虑替换相关字符以后优先级，替换过程也不会进行相关计算。

示例：

在简单宏定义的使用中，当替换文本所表示的字符串为一个表达式时，容易引起误解和误用。如下例：

  1 #define N 2+2
  2 
  3 void main()
  4 
  5 {
  6 
  7 int a=N*N;
  8 
  9 printf(“%d”,a);
 10 
 11 }
 12

(1) 出现问题

在此程序中存在着宏定义命令，宏N代表的字符串是2+2，在程序中有对宏N的使用，一般同学在读该程序时，容易产生的问题是先求解N为2＋2＝4，然后在程序中计算a时使用乘法，即N*N=4*4=16,其实该题的结果为8，为什么结果有这么大的偏差?

(2) 问题解析

如1节所述，宏展开是在预处理阶段完成的，这个阶段把替换文本只是看作一个字符串，并不会有任何的计算发生，在展开时是在宏N出现的地方只是简单地使用串2＋2来代替N，并不会增添任何的符号，所以对该程序展开后的结果是a=2+2*2+2，计算后=8，这就是宏替换的实质，如何写程序才能完成结果为16的运算呢？

(3)解决办法

/*将宏定义写成如下形式*/

#define N (2+2)

/*这样就可替换成(2+2)*(2+2)=16*/

3.2 带参数宏问题

在带参数的宏定义的使用中，极易引起误解。例如我们需要做个宏替换能求任何数的平方，这就需要使用参数，以便在程序中用实际参数来替换宏定义中的参数。一般学生容易写成如下形式：

  1 #define area(x) x*x
  2 
  3 /*这在使用中是很容易出现问题的，看如下的程序*/
  4 
  5 void main()
  6 
  7 {
  8 
  9 int y = area(2+2);
 10 
 11 printf(“%d”,y);
 12 
 13 }
 14

按理说给的参数是2+2，所得的结果应该为4*4=16，但是错了，因为该程序的实际结果为8，仍然是没能遵循纯粹的简单替换的规则，又是先计算再替换了，在这道程序里，2+2即为area宏中的参数，应该由它来替换宏定义中的x，即替换成2+2*2+2=8了。那如果遵循(1)中的解决办法，把2+2 括起来，即把宏体中的x括起来，是否可以呢？#define area(x) (x)*(x)，对于area(2+2)，替换为(2+2)*(2+2)=16，可以解决，但是对于area(2+2)/area(2+2)又会怎么样呢，有的学生一看到这道题马上给出结果，因为分子分母一样，又错了，还是忘了遵循先替换再计算的规则了，这道题替换后会变为 (2+2)*(2+2)/(2+2)*(2+2)即4*4/4*4按照乘除运算规则，结果为16/4*4=4*4=16，那应该怎么呢？解决方法是在整个宏体上再加一个括号，即#define area(x) ((x)*(x))，不要觉得这没必要，没有它，是不行的。

要想能够真正使用好宏定义，那么在读别人的程序时，一定要记住先将程序中对宏的使用全部替换成它所代表的字符串，不要自作主张地添加任何其他符号，完全展开后再进行相应的计算，就不会写错运行结果。

如果是自己编程使用宏替换，则在使用简单宏定义时，当字符串中不只一个符号时，加上括号表现出优先级，如果是带参数的宏定义，则要给宏体中的每个参数加上括号，并在整个宏体上再加一个括号。看到这里，不禁要问，用宏定义这么麻烦，这么容易出错，可不可以摒弃它，那让我们来看一下在C语言中用宏定义的好处吧。

如：

  1 #include <iostream.h>
  2 
  3 #define product(x) x*x
  4 
  5 int main()
  6 
  7 {
  8 
  9 int i=3;
 10 
 11 int j,k;
 12 
 13 j = product(i++);
 14 
 15 cout<<"j="<<j<<endl;
 16 
 17 cout<<"i="<<i<<endl;
 18 
 19 k = product(++i);
 20 
 21 cout<<"k="<<k<<endl;
 22 
 23 cout<<"i="<<i<<endl;
 24 
 25 return 0;
 26 
 27 }
 28

依次输出结果：

j=9;i=5;k=49;i=7

四、宏define中的三个特殊符号：#，##，#@

##：连接

#@：加单引号

#：加双引号

示例：

  1 #define Conn(x,y) x##y
  2 
  3 #define ToChar(x) #@x
  4 
  5 #define ToString(x) #x
  6

x##y表示什么？表示x连接y

举例说：

  1 int n = Conn(123,456); /* 结果就是n=123456;*/
  2 
  3 char* str = Conn("asdf", "adf"); /*结果就是 str = "asdfadf";*/
  4 
  5 #define conn(a,b) a##e##b
  6

e:是冥

int c = conn(10,2);

结果c=100

再来看#@x，其实就是给x加上单引号，结果返回是一个const char。

举例说：

char a = ToChar(1);结果就是a='1';

做个越界试验char a = ToChar(123);结果就错了;

但是如果你的参数超过四个字符，编译器就给给你报错了！

error C2015: too many characters in constant ：P

最后看看#x,估计你也明白了，他是给x加双引号

char* str = ToString(123132);就成了str="123132";

五、常用宏

防止一个头文件被重复包含

  1 #ifndef BODYDEF_H
  2 
  3 #define BODYDEF_H
  4 
  5 //头文件内容
  6 
  7 #endif
  8

得到指定地址上的一个字节或字

  1 #define MEM_B( x ) ( *( (byte *) (x) ) )
  2 
  3 #define MEM_W( x ) ( *( (word *) (x) ) )
  4 
  5 用法如下：
  6 
  7 #include <iostream>
  8 
  9 #include <windows.h>
 10 
 11 #define MEM_B(x) (*((byte*)(x)))
 12 
 13 #define MEM_W(x) (*((WORD*)(x)))
 14 
 15 int main()
 16 
 17 {
 18 
 19 int bTest = 0x123456;
 20 
 21 byte m = MEM_B((&bTest));/*m=0x56*/
 22 
 23 int n = MEM_W((&bTest));/*n=0x3456*/
 24 
 25 return 0;
 26 
 27 }
 28

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 )
  2 
  3 请参考文章：详解写宏定义：得到一个field在结构体（struct type）中的偏移量。
  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 )

得到一个变量的地址（word宽度）

  1 #define B_PTR( var ) ( (byte *) (void *) &(var) )
  2 
  3 #define W_PTR( var ) ( (word *) (void *) &(var) )
  4

将一个字母转换为大写

  1 #define UPCASE( c ) ( ((c) >= ''a'' && (c) <= ''z'') ? ((c) - 0x20) : (c) )

判断字符是不是10进值的数字

  1 #define DECCHK( c ) ((c) >= ''0'' && (c) <= ''9'')

判断字符是不是16进值的数字

  1 #define HEXCHK( c ) ( ((c) >= ''0'' && (c) <= ''9'') ||((c) >= ''A'' && (c) <= ''F'') ||((c) >= ''a'' && (c) <= ''f'') )

防止溢出的一个方法

  1 #define INC_SAT( val ) (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val))

返回数组元素的个数

  1 #define ARR_SIZE( a ) ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) )

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_ /*(两个下划线)，对应%d*/

_FILE_ /*对应%s*/

_DATE_ /*对应%s*/

_TIME_ /*对应%s*/

__FILE__：作用：表示当前源文件名，类型为字符串常量；

__LINE__：作用：代表当前程序行的行号，类型为十进制整数常量；

#line：语法：#line 行号 [“文件名”]

作用：将行号和文件名更改为指定的行号和文件名；

__func__ 和 __FUNCTION__

作用：代表当前函数的函数名，类型为字符串常量；

__DATE__：作用：代表日期，形式为Mmm dd yyyy 的字符串常量；

__TIME__：作用：代表时间，hh:mm:ss 形式的字符串型常量；

posted @ 2022-04-07 00:09 mehome 阅读(337) 评论(0) 编辑收藏举报

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