简述C语言宏定义的使用

Posted 2021-04-25 C语言与CPP编程

1 概述

在工程规模较小，不是很复杂，与硬件结合紧密，要求移植性的时候，可采用宏定义简化编程，增强程序可读性。

当宏作为常量使用时，C程序员习惯在名字中只使用大写字母。但是并没有如何将用于其他目的的宏大写的统一做法。由于宏（特别是带参数的宏）可能是程序中错误的来源，所以一些程序员更喜欢使用大写字母来引起注意。

1. 简单宏定义

无参宏的宏名后不带参数,其定义的一般形式为:

#define 标识符 字符串

// 不带参数的宏定义
#define MAX 10

注意：不要在宏定义中放置任何额外的符号，比如"="或者尾部加";"

使用#define来为常量命名一些优点：

• 程序会更易读。一个认真选择的名字可以帮助读者理解常量的意义；
• 程序会更易于修改。我们仅需要改变一个宏定义，就可以改变整个程序中出现的所有该常量的值；
• 可以帮助避免前后不一致或键盘输入错误；
• 控制条件编译；
• 可以对C语法做小的修改；

2. 带参数的宏

带参数的仍要遵循上述规则，区别只是宏名后面紧跟的圆括号中放置了参数，就像真正的函数那样。

#define <宏名>(<参数列表>) <宏体>

注意参数列表中的参数必须是有效的c标识符，同时以,分隔

算符优先级问题：

#define COUNT(M) M*M
int x=5;
print(COUNT(x+1));
print(COUNT(++X));
//结果输出：11   和42 而不是函数的输出36

注意：

• 预编译器只是进行简单的文本替换，COUNT(x+1)被替换成COUNT(x+1 x+1)，5+15+1=11，而不是36
• CUNT(++x)被替换成++x*++x即为6 *7=42，而不是想要的6*6=36，连续前置自加加两次

解决办法：

• 用括号将整个替换文本及每个参数用括号括起来print(COUNT((x+1));

• 即便是加上括号也不能解决第二种情况，所以解决办法是尽量不使用++，-等符号；

分号吞噬问题：

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

假设这样调用：

if (!feral)
    foo(wolf);

将被宏扩展为：

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

==baz(wolf);==,不在判断条件中，显而易见，这是错误。如果用大括号将其包起来依然会有问题，例如

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

判断语言被扩展成：

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

==else==将不会被执行

解决方法：通过==do{…}while(0)

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

被扩展成：

#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)构造后的宏定义不会受到大括号、分号等的影响，总是会按你期望的方式调用运行。

3. #运算符

#的作用就是将#后边的宏参数进行字符串的操作，也就是将#后边的参数两边加上一对双引号使其成为字符串。例如a是一个宏的形参，则替换文本中的#a被系统转化为"a",这个转换过程即为字符串化。

#define TEST(param) #param

char *pStr=TEST(123);
printf("pSrt=%s\n",pStr);
//输出结果为字符  ”123“

4. ##运算符

##运算符也可以用在替换文本中，它的作用起到粘合的作用，即将两个宏参数连接为一个数

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

int num =TEST(13,59);
printf("num=%d\n",num);
//输出结果为：num=1359

5. VA_ARGS

作用主要是为了方便管理软件中的打印信息。在写代码或DEBUG时通常需要将一些重要参数打印出来，但在软件发行的时候不希望有这些打印，这时就用到可变参数宏了。

 # define PR(...) printf(_VA_ARGS_)
2 PR("hello world\n");
3
4 输出结果：hello world

2 一些建议

• 虽然宏定义很灵活，并且通过彼此结合可以产生许多变形用法，但是C++/C程序员不要定义很复杂的宏，宏定义应该简单而清晰。
• 宏名采用大写字符组成的单词或其缩写序列，并在各单词之间使用“_”分隔。
• 如果需要公布某个宏，那么该宏定义应当放置在头文件中，否则放置在实现文件（.cpp）的顶部。
• 不要使用宏来定义新类型名，应该使用typedef，否则容易造成错误。
• 给宏添加注释时请使用块注释（/* */），而不要使用行注释。因为有些编译器可能会把宏后面的行注释理解为宏体的一部分。
• 尽量使用const取代宏来定义符号常量。
• 对于较长的使用频率较高的重复代码片段，建议使用函数或模板而不要使用带参数的宏定义；而对于较短的重复代码片段，可以使用带参数的宏定义，这不仅是出于类型安全的考虑，而且也是优化与折衷的体现。
• 尽量避免在局部范围内（如函数内、类型定义内等）定义宏，除非它只在该局部范围内使用，否则会损害程序的清晰性。

3 宏的常见用法

• 防止一个头文件被重复包含

#ifndef COMDEF_H
#define COMDEF_H
//头文件内容
#endif

• 得到指定地址上的一个字节或字

#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))

• 得到一个field在结构体(struct)中的偏移量

#define FPOS(type,field) ((dword)&((type *)0)->field)

• 得到一个结构体中field所占用的字节数

#define FSIZ(type,field) sizeof(((type *)0)->field)

• 按照LSB格式把两个字节转化为一个Word

#define FLIPW(ray) ((((word)(ray)[0]) * 256) + (ray)[1])

• 得到一个字的高位和低位字节

#define WORD_LO(xxx)  ((byte) ((word)(xxx) & 255))
#define WORD_HI(xxx)  ((byte) ((word)(xxx) >> 8))

• 将一个字母转换为大写

#define UPCASE(c) (((c)>='a' && (c) <= 'z') ? ((c) – 0×20) : (c))

• 判断字符是不是10进制的数字

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

• 判断字符是不是16进制的数字

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

• 防止溢出的一个方法

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

• 返回数组元素的个数

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

参考资料

1. http://www.360doc.com/content/13/0125/13/10906019_262310086.shtml
2. 高质量程序设计指南C++/C语言第3版
3. https://www.cnblogs.com/southcyy/p/10155049.html

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