c++学习笔记(2)-宏的用途
1、概述
宏是一种预处理指令，其作用是在源代码编译之前，将宏定义的标识符或表达式自动替换为指定的文本，相当于一个简单的代码替换器。具体来说，C++ 宏有以下几个常见用途：
- 定义常量：使用常量宏可以定义一个常量；
- 定义函数：通过宏函数提高程序执行效率；
- 条件编译：使用条件编译宏可以根据条件编译一段代码，方便在不同平台或者不同环境下编译程序，或进行调试；
- 简化代码：减少代码量，用宏定义需要频繁利用的代码；·
- 提高可读性：使用宏可以帮助简化代码，避免代码冗余，提供代码的可读性和可维护性；
- #拼接符：模板字符串；
- ##拼接符：实现变量、函数动态命名，泛型。
2、定义常量
C++ 中可以使用 #define 语句来定义宏。以下是一个示例演示如何使用宏定义常量：
#include 在上述代码中，通过 #define PI 3.1415926 定义了一个常量 PI，然后在程序中可以直接使用这个常量，而无需重复输入3.1415926。在程序执行时，编译器会将 PI 替换成实际值，从而计算出圆的面积，并输出到控制台。
3、定义函数
宏函数是将代码块封装成宏的形式，使用时会将宏展开成代码块。宏函数的使用示例如下：
#include上述示例中，我们定义了一个宏函数SQUARE(x)，将一个数的平方封装成宏。在程序中，我们使用宏函数求出了一个数的平方。宏函数在宏展开时被直接替换，而不需要额外的函数调用开销和参数传递开销，所以效率更高。
4、条件编译
使用条件编译宏可以根据条件编译一段代码，方便在不同平台或者不同环境下编译程序。以下是一个简单的条件编译的代码：
/* 条件编译 */
#define DEBUG
#if defined(DEBUG)
#define LOG_TAG "demo"
#define LOGD(...) printf("["LOG_TAG"] "__VA_ARGS__)
#else
#define LOGD(...)
#endif
int main(){
/* 使用条件编译 */
LOGD("Hello World!\n");
return 0;
}
在上述代码中，宏定义使用了 #define 关键字来定义常量和带参函数，而条件编译使用了 #if defined() 和 #else 关键字来选择性的编译不同的代码。在 main 函数中，通过调用这些宏来输出结果或者打印日志。
5、减少代码量
举个例子，在这个示例中，我们有两个类Teacher和Student，它们都需要声明一个getAget()和setAge()两个成员函数，以及m_age成员变量，我们可以把相同的部分提取出来，使用以下宏定义：
#define DECLARE_AGE \
public:\
int getAge(){return m_age;}\
void setAge(int age){m_age=age;}\
int m_age;
// 使用宏定义
class Teacher {
DECLARE_AGE
public:
std::string m_name;
};
class Student {
DECLARE_AGE
public:
int m_weight;
};
宏定义DECLARE_AGE将需要重复声明的部分提取出来，这样就省略了部分代码。Qt中的Q_OBJECT宏是比较典型的应用。
6、增加可读性
6.1、空宏
定义一个空宏作为代码注释可以让注释看起来更加显眼、规范，示例代码如下：
#define ADDNUM
int main()
{
int a = 10;
ADDNUM a++;
return 0;
}
上述代码中，我们定义了一个空宏ADDNUM，将其作为代码注释使用，在实际开发中，我们可以使用这种方式规范注释格式，使得代码更加易读易懂。最典型的例子就是Qt中的emit宏，用于注释某个函数是信号函数。
6.2、命名空间
使用宏定义名称空间的好处是可以在代码中减少重复的命名前缀，同时提高代码的可读性和易维护性。下面是一个使用宏定义名称空间的例子：
#define MY_NAMESPACE_BEGIN namespace MyNamespace {
#define MY_NAMESPACE_END }
MY_NAMESPACE_BEGIN
print() {
cout << "Hello, MyNamespace!" << endl;
}
MY_NAMESPACE_END
7、拼接符#
#操作符可以将宏的参数转换为一个字符串常量，方便我们在调试程序、输出日志、代码生成等场景中使用。比如可以利用#操作符将一些重要变量的值输出到日志中，以便于调试。
#define DEBUG_PRINT(x) printf("%s = %d\n", #x, x);
int main(){
int a = 10;
DEBUG_PRINT(a); // 输出 "a = 10"
return 0;
}
8、连接符##
宏连接符 ##，可以用于将两个宏参数拼接成一个新的标识符。这种方法在一些代码生成、框架、库等开发中经常使用，能够有效地减少代码的重复，提高代码的复用性和可扩展性。下面是一些使用 ## 操作符的例子。
8.1、动态生成函数名
在一些代码生成、框架开发中，经常需要定义一些具有相似功能的函数。利用 ## 操作符，可以方便地定义一些具有相似功能的函数，提高代码的复用性和可扩展性。
#define FUNC(name, type) name##_##type
void FUNC(add, int)() {}//add_int()
void FUNC(add, float)() {}//add_float()
8.2、泛型
可以通过宏定义和 ## 操作符来实现类似泛型的功能。下面是一个简单的例子。
#define DEFINE_TYPE(name, type) \
typedef struct { \
type value; \
} name##_t;
DEFINE_TYPE(Int, int);
DEFINE_TYPE(Double, double);
int main() {
Int_t i = {10};
Double_t d = {3.1415926};
printf("%d %lf\n", i.value, d.value);
return 0;
}