簡述C語言宏定義的使用

1 概述

在工程規模較小,不是很複雜,與硬件結合緊密,要求移植性的時候,可採用宏定義簡化編程,增強程序可讀性。

當宏作爲常量使用時,C程序員習慣在名字中只使用大寫字母。但是並沒有如何將用於其他目的的宏大寫的統一做法。由於宏(特別是帶參數的宏)可能是程序中錯誤的來源,所以一些程序員更喜歡使用大寫字母來引起注意。

  1. 簡單宏定義

無參宏的宏名後不帶參數,其定義的一般形式爲:

#define 標識符 字符串

// 不帶參數的宏定義
#define MAX 10

注意:不要在宏定義中放置任何額外的符號,比如"="或者尾部加";"

使用#define來爲常量命名一些優點:

  • 程序會更易讀。一個認真選擇的名字可以幫助讀者理解常量的意義;

  • 程序會更易於修改。我們僅需要改變一個宏定義,就可以改變整個程序中出現的所有該常量的值;

  • 可以幫助避免前後不一致或鍵盤輸入錯誤;

  • 控制條件編譯;

  • 可以對C語法做小的修改;

  1. 帶參數的宏

帶參數的仍要遵循上述規則,區別只是宏名後面緊跟的圓括號中放置了參數,就像真正的函數那樣。

#define <宏名>(<參數列表>) <宏體>

注意參數列表中的參數必須是有效的c標識符,同時以,分隔

算符優先級問題:

#define COUNT(M) M*M
int x=5;
print(COUNT(x+1));
print(COUNT(++X));
//結果輸出:11   和42 而不是函數的輸出36

注意:

  • 預編譯器只是進行簡單的文本替換,COUNT(x+1)被替換成COUNT(x+1x+1),5+15+1=11,而不是36

  • CUNT(++x)被替換成++x*++x即爲67=42,而不是想要的66=36,連續前置自加加兩次

解決辦法:

  • 用括號將整個替換文本及每個參數用括號括起來print(COUNT((x+1));

  • 即便是加上括號也不能解決第二種情況,所以解決辦法是儘量不使用++,-等符號;

分號吞噬問題:

#define foo(x) bar(x); baz(x)

假設這樣調用:

if (!feral)
    foo(wolf);

將被宏擴展爲:

if (!feral)
    bar(wolf);
baz(wolf);

==baz(wolf);==,不在判斷條件中,顯而易見,這是錯誤。如果用大括號將其包起來依然會有問題,例如

#define foo(x)  { bar(x); baz(x); }
if (!feral)
    foo(wolf);
else
    bin(wolf);

判斷語言被擴展成:

if (!feral) {
    bar(wolf);
    baz(wolf);
}>>++;++<<
else
    bin(wolf);

==else==將不會被執行

解決方法:通過==do{…}while(0)

#define foo(x)  do{ bar(x); baz(x); }while(0)
if (!feral)
    foo(wolf);
else
    bin(wolf);

被擴展成:

#define foo(x)  do{ bar(x); baz(x); }while(0)
if (!feral)
    do{ bar(x); baz(x); }while(0);
else
    bin(wolf);

注意:使用do{…}while(0)構造後的宏定義不會受到大括號、分號等的影響,總是會按你期望的方式調用運行。

  1. #運算符

#的作用就是將#後邊的宏參數進行字符串的操作,也就是將#後邊的參數兩邊加上一對雙引號使其成爲字符串。例如a是一個宏的形參,則替換文本中的#a被系統轉化爲"a",這個轉換過程即爲字符串化。

#define TEST(param) #param

char *pStr=TEST(123);
printf("pSrt=%s\n",pStr);
//輸出結果爲字符  ”123“
  1. ##運算符

##運算符也可以用在替換文本中,它的作用起到粘合的作用,即將兩個宏參數連接爲一個數

#define TEST(param1,param2) (param1##param2)

int num =TEST(13,59);
printf("num=%d\n",num);
//輸出結果爲:num=1359
  1. VA_ARGS

作用主要是爲了方便管理軟件中的打印信息。在寫代碼或DEBUG時通常需要將一些重要參數打印出來,但在軟件發行的時候不希望有這些打印,這時就用到可變參數宏了。

 # define PR(...) printf(_VA_ARGS_)
2 PR("hello world\n");
3
4 輸出結果:hello world

2 一些建議

  • 雖然宏定義很靈活,並且通過彼此結合可以產生許多變形用法,但是C++/C程序員不要定義很複雜的宏,宏定義應該簡單而清晰。

  • 宏名採用大寫字符組成的單詞或其縮寫序列,並在各單詞之間使用“_”分隔。

  • 如果需要公佈某個宏,那麼該宏定義應當放置在頭文件中,否則放置在實現文件(.cpp)的頂部。

  • 不要使用宏來定義新類型名,應該使用typedef,否則容易造成錯誤。

  • 給宏添加註釋時請使用塊註釋(/* */),而不要使用行註釋。因爲有些編譯器可能會把宏後面的行註釋理解爲宏體的一部分。

  • 儘量使用const取代宏來定義符號常量。

  • 對於較長的使用頻率較高的重複代碼片段,建議使用函數或模板而不要使用帶參數的宏定義;而對於較短的重複代碼片段,可以使用帶參數的宏定義,這不僅是出於類型安全的考慮,而且也是優化與折衷的體現。

  • 儘量避免在局部範圍內(如函數內、類型定義內等)定義宏,除非它只在該局部範圍內使用,否則會損害程序的清晰性。

3 宏的常見用法

  • 防止一個頭文件被重複包含

#ifndef COMDEF_H
#define COMDEF_H
//頭文件內容
#endif
  • 得到指定地址上的一個字節或字

#define  MEM_B(x) (*((byte *)(x)))
#define  MEM_W(x) (*((word *)(x)))
  • 求最大值和最小值

#define  MAX(x,y) (((x)>(y)) ? (x) : (y))
#define  MIN(x,y) (((x) < (y)) ? (x) : (y))
  • 得到一個field在結構體(struct)中的偏移量

#define FPOS(type,field) ((dword)&((type *)0)->field)
  • 得到一個結構體中field所佔用的字節數

#define FSIZ(type,field) sizeof(((type *)0)->field)
  • 按照LSB格式把兩個字節轉化爲一個Word

#define FLIPW(ray) ((((word)(ray)[0]) * 256) + (ray)[1])
  • 得到一個字的高位和低位字節

#define WORD_LO(xxx)  ((byte) ((word)(xxx) & 255))
#define WORD_HI(xxx)  ((byte) ((word)(xxx) >> 8))
  • 將一個字母轉換爲大寫

#define UPCASE(c) (((c)>='a' && (c) <= 'z') ? ((c) – 0×20) : (c))
  • 判斷字符是不是10進制的數字

#define  DECCHK(c) ((c)>='0' && (c)<='9')
  • 判斷字符是不是16進制的數字

#define HEXCHK(c) (((c) >= '0' && (c)<='9') ((c)>='A' && (c)<= 'F') \
((c)>='a' && (c)<='f'))
  • 防止溢出的一個方法

#define INC_SAT(val) (val=((val)+1>(val)) ? (val)+1 : (val))
  • 返回數組元素的個數

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

參考資料

  1. http://www.360doc.com/content/13/0125/13/10906019_262310086.shtml

  2. 高質量程序設計指南C++/C語言第3版

  3. https://www.cnblogs.com/southcyy/p/10155049.html

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