#define是C語言中提供的宏定義命令,其主要目的是爲程序員在編程時提供一定的方便,並能在一定程度上提高程序的運行效率,但學生在學習時往往不能 理解該命令的本質,總是在此處產生一些困惑,在編程時誤用該命令,使得程序的運行與預期的目的不一致,或者在讀別人寫的程序時,把運行結果理解錯誤,這對 C語言的學習很不利。
1 #define命令剖析
1.1 #define的概念
#define命令是C語言中的一個宏定義命令,它用來將一個標識符定義爲一個字符串,該標識符被稱爲宏名,被定義的字符串稱爲替換文本。
該命令有兩種格式:一種是簡單的宏定義,另一種是帶參數的宏定義。
(1)簡單的宏定義:
-
#define <宏名> <字符串>
- 例: #define PI 3.1415926
-
#define <宏名> (<參數表>) <宏體>
- 例: #define A(x) x
1.2 宏替換髮生的時機
爲了能夠真正理解#define的作用,讓我們來了解一下對C語言源程序的處理過程。當我們在一個集成的開發環境如Turbo C中將編寫好的源程序進行編譯時,實際經過了預處理、編譯、彙編和連接幾個過程。其中預處理器產生編譯器的輸出,它實現以下的功能:
(1)文件包含
可以把源程序中的#include 擴展爲文件正文,即把包含的.h文件找到並展開到#include 所在處。
(2)條件編譯
預處理器根據#if和#ifdef等編譯命令及其後的條件,將源程序中的某部分包含進來或排除在外,通常把排除在外的語句轉換成空行。
(3)宏展開
預處理器將源程序文件中出現的對宏的引用展開成相應的宏 定義,即本文所說的#define的功能,由預處理器來完成。
經過預處理器處理的源程序與之前的源程序有所有不同,在這個階段所進行的工作只是純粹的替換與展開,沒有任何計算功能,所以在學習#define命令時只要能真正理解這一點,這樣纔不會對此命令引起誤解並誤用。
2 #define使用中的常見問題解析
2.1 簡單宏定義使用中出現的問題
在簡單宏定義的使用中,當替換文本所表示的字符串爲一個表達式時,容易引起誤解和誤用。如下例:
-
例1 #define N 2+2
-
void main()
-
{
-
int a=N*N;
-
printf(“%d”,a);
- }
(2) 問題解析:
(3)解決辦法:
-
/*將宏定義寫成如下形式*/
-
#define N (2+2)
- /*這樣就可替換成(2+2)*(2+2)=16*/
2.2 帶參數的宏定義出現的問題
在帶參數的宏定義的使用中,極易引起誤解。例如我們需要做個宏替換能求任何數的平方,這就需要使用參數,以便在程序中用實際參數來替換宏定義中的參數。一般學生容易寫成如下形式:
-
#define area(x) x*x
-
/*這在使用中是很容易出現問題的,看如下的程序*/
-
-
void main()
-
{
-
int y = area(2+2);
-
printf(“%d”,y);
- }
要想能夠真正使用好宏定義,那麼在讀別人的程序時,一定要記住先將程序中對宏的使用全部替換成它所代表的字符串,不要自作主張地添加任何其他符號,完全展開後再進行相應的計算,就不會寫錯運行結果。
-
#include <iostream.h>
-
#define product(x) x*x
-
int main()
-
{
-
int i=3;
-
int j,k;
-
j = product(i++);
-
cout<<"j="<<j<<endl;
-
cout<<"i="<<i<<endl;
-
k = product(++i);
-
cout<<"k="<<k<<endl;
-
cout<<"i="<<i<<endl;
-
return 0;
- }
3 宏定義的優點
(1) 方便程序的修改
使用簡單宏定義可用宏代替一個在程序中經常使用的常量,這樣在將該常量改變時,不用對整個程序進行修改,只修改宏定義的字符串即可,而且當常量比較長時, 我們可以用較短的有意義的標識符來寫程序,這樣更方便一些。我們所說的常量改變不是在程序運行期間改變,而是在編程期間的修改,舉一個大家比較熟悉的例子,圓周率π是在數學上常用的一個值,有時我們會用3.14來表示,有時也會用3.1415926等,這要看計算所需要的精度,如果我們編制的一個程序中 要多次使用它,那麼需要確定一個數值,在本次運行中不改變,但也許後來發現程序所表現的精度有變化,需要改變它的值, 這就需要修改程序中所有的相關數值,這會給我們帶來一定的不便,但如果使用宏定義,使用一個標識符來代替,則在修改時只修改宏定義即可,還可以減少輸入 3.1415926這樣長的數值多次的情況,我們可以如此定義 #define pi 3.1415926,既減少了輸入又便於修改,何樂而不爲呢?
(2) 提高程序的運行效率
使用帶參數的宏定義可完成函數調用的功能,又能減少系統開銷,提高運行效率。正如C語言中所講,函數的使用可以使程序更加模塊化,便於組織,而且可重複利用,但在發生函數調用時,需要保留調用函數的現場,以便子 函數執行結束後能返回繼續執行,同樣在子函數執行完後要恢復調用函數的現場,這都需要一定的時間,如果子函數執行的操作比較多,這種轉換時間開銷可以忽 略,但如果子函數完成的功能比較少,甚至於只完成一點操作,如一個乘法語句的操作,則這部分轉換開銷就相對較大了,但使用帶參數的宏定義就不會出現這個問 題,因爲它是在預處理階段即進行了宏展開,在執行時不需要轉換,即在當地執行。宏定義可完成簡單的操作,但複雜的操作還是要由函數調用來完成,而且宏定義所佔用的目標代碼空間相對較大。所以在使用時要依據具體情況來決定是否使用宏定義。
4 結語
本文對C語言中宏定義#define在使用時容易出現的問題進行了解析,並從C源程序處理過程的角度對#define的處理進行了分析,也對它的優點進行 了闡述。只要能夠理解宏展開的規則,掌握使用宏定義時,是在預處理階段對源程序進行替換,只是用對應的字符串替換程序中出現的宏名,這樣就可在正確使用的 基礎上充分享受使用宏定義帶來的方便和效率了
二、define中的三個特殊符號:#,##,#@
-
#define Conn(x,y) x##y
-
#define ToChar(x) #@x
- #define ToString(x) #x
-
int n = Conn(123,456); /*
結果就是n=123456;*/
- char* str = Conn("asdf", "adf"); /*結果就是 str = "asdfadf";*/
做個越界試驗char a = ToChar(123);結果就錯了;
但是如果你的參數超過四個字符,編譯器就給給你報錯了!
1 防止一個頭文件被重複包含
-
#ifndef BODYDEF_H
-
#define BODYDEF_H
-
//頭文件內容
-
- #endif
-
#define MEM_B( x ) ( *( (byte *) (x) ) )
- #define MEM_W( x ) ( *( (word *) (x) ) )
-
#include <iostream>
-
#include <windows.h>
-
-
#define MEM_B(x) (*((byte*)(x)))
-
#define MEM_W(x) (*((WORD*)(x)))
-
-
int main()
-
{
-
int bTest = 0x123456;
-
-
byte m = MEM_B((&bTest));/*m=0x56*/
-
int n = MEM_W((&bTest));/*n=0x3456*/
-
-
return 0;
- }
3 得到一個field在結構體(struct)中的偏移量
- #define OFFSETOF( type, field ) ( (size_t) &(( type *) 0)-> field )
4 得到一個結構體中field所佔用的字節數
- #define FSIZ( type, field ) sizeof( ((type *) 0)->field )
5 得到一個變量的地址(word寬度)
-
#define B_PTR( var ) ( (byte *) (void *) &(var) )
- #define W_PTR( var ) ( (word *) (void *) &(var) )
- #define UPCASE( c ) ( ((c) >= ''a'' && (c) <= ''z'') ? ((c) - 0x20) : (c) )
- #define DECCHK( c ) ((c) >= ''0'' && (c) <= ''9'')
- #define HEXCHK( c ) ( ((c) >= ''0'' && (c) <= ''9'') ||((c) >= ''A'' && (c) <= ''F'') ||((c) >= ''a'' && (c) <= ''f'') )
- #define INC_SAT( val ) (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val))
- #define ARR_SIZE( a ) ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) )
ANSI標準說明了五個預定義的宏名。它們是:
-
_LINE_ /*(兩個下劃線),對應%d*/
-
_FILE_ /*對應%s*/
-
_DATE_ /*對應%s*/
- _TIME_ /*對應%s*/