C语言宏的定义和使用（#define）

目录

一、#define 定义宏

二、使用宏的注意事项

三、#define 替换规则

四、带副作用的宏参数

五、宏和函数的对比

六、命名约定

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一、#define 定义宏

#define 机制包括了一个规定，允许把参数替换到文本中，这种实现通常称为宏（macro）或定义
宏（define macro）。

下面是宏的申明方式：
#define name( parament-list ) stuff
其中的 parament-list 是一个由逗号隔开的符号表，它们可能出现在stuff中。

注意：
参数列表的左括号必须与name紧邻。
如果两者之间有任何空白存在，参数列表就会被解释为stuff的一部分。
 

例：

#define SQUARE( x ) x * x

这个宏接收一个参数 x .
如果在上述声明之后，你把
 

SQUARE( 7 );

置于程序中，预处理器就会用下面这个表达式替换上面的表达式：
 

7 * 7

二、使用宏的注意事项

警告：
这个宏存在一个问题：
观察下面的代码段：

int a = 5;
printf("%d\n" ,SQUARE( a + 1) );

乍一看 ，感觉没有什么问题

但是实际输出 却是输出的 11

为什么呢？

因为在预处理的时候 宏就被替换了，变为：

printf("%d\n" ,a + 1*a + 1 );

5+1*5+1=11

要想避免这种情况的发生，在宏定义的时候加上括号就ok了

#define SQUARE(x) (x) * (x)

这样预处理之后就产生了预期的效果：
 

printf ("%d\n",(a + 1) * (a + 1) );

这里还有一个宏定义：
 

#define DOUBLE(x) (x) + (x)

定义中我们使用了括号，想避免之前的问题，但是这个宏可能会出现新的错误。
 

int a = 5;
printf("%d\n" ,10 * DOUBLE(a));

这将打印什么值呢？
warning：
看上去，好像打印100，但事实上打印的是55.
我们发现替换之后：
 

printf ("%d\n",10 * (5) + (5));

乘法运算先于宏定义的加法，所以出现了
55 .
这个问题，的解决办法是在宏定义表达式两边加上一对括号就可以了。
 

#define DOUBLE( x) ( ( x ) + ( x ) )

提示：

所以用于对数值表达式进行求值的宏定义都应该用这种方式加上括号，避免在使用宏时由于参数中的操作符或邻近操作符之间不可预料的相互作用。

三、#define 替换规则

在程序中扩展#define定义符号和宏时，需要涉及几个步骤。
1. 在调用宏时，首先对参数进行检查，看看是否包含任何由#define定义的符号。如果是，它们首先被替换。
2. 替换文本随后被插入到程序中原来文本的位置。对于宏，参数名被他们的值所替换。
3. 最后，再次对结果文件进行扫描，看看它是否包含任何由#define定义的符号。如果是，就重复上述处理过程。

注意：
1. 宏参数和#define 定义中可以出现其他#define定义的符号。但是对于宏，不能出现递归。
2. 当预处理器搜索#define定义的符号的时候，字符串常量的内容并不被搜索。
 

四、带副作用的宏参数

当宏参数在宏的定义中出现超过一次的时候，如果参数带有副作用，那么你在使用这个宏的时候就可能
出现危险，导致不可预测的后果。副作用就是表达式求值的时候出现的永久性效果。
例如：
 

x+1;//不带有副作用
x++;//带有副作用

MAX宏可以证明具有副作用的参数所引起的问题。
 

#define MAX(a, b) ( (a) > (b) ? (a) : (b) )
...
x = 5;
y = 8;
z = MAX(x++, y++);
printf("x=%d y=%d z=%d\n", x, y, z);//输出的结果是什么？

这里我们得知道预处理器处理之后的结果是什么：

z = ( (x++) > (y++) ? (x++) : (y++));

所以输出的结果为：

x=6 y=10 z=9

五、宏和函数的对比

宏通常被应用于执行简单的运算。
比如在两个数中找出较大的一个。

#define MAX(a, b) ((a)>(b)?(a):(b))

那为什么不用函数来完成这个任务？
原因有二：
1. 用于调用函数和从函数返回的代码可能比实际执行这个小型计算工作所需要的时间更多。
  所以宏比函数在程序的规模和速度方面更胜一筹。
2. 更为重要的是函数的参数必须声明为特定的类型。所以函数只能在类型合适的表达式上使用。反之这个宏怎可以适用于整形、长整型、浮点型等可以用于>来比较的类型。
    宏是类型无关的。

宏的缺点：当然和函数相比宏也有劣势的地方：
1. 每次使用宏的时候，一份宏定义的代码将插入到程序中。除非宏比较短，否则可能大幅度增加程序的长度。
2. 宏是没法调试的。

3. 宏由于类型无关，也就不够严谨。
4. 宏可能会带来运算符优先级的问题，导致程容易出现错。

宏有时候可以做函数做不到的事情。比如：宏的参数可以出现类型，但是函数做不到。
 

#define MALLOC(num, type)\
(type *)malloc(num * sizeof(type))
...
//使用
MALLOC(10, int);//类型作为参数
//预处理器替换之后：
(int *)malloc(10 * sizeof(int));

六、命名约定

一般来讲函数的宏的使用语法很相似。所以语言本身没法帮我们区分二者。
那我们平时的一个习惯是：

宏名全部大写

函数的名不要全部大写