15-C語言預先處理指令1-宏定義

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預先處理指令簡介

1.C語言在對來源程式進行編譯之前，會先對一些特殊的預先處理指令作解釋(比如之前使用的#include檔案包含指令)，產生一個新的來源程式(這個過程稱為編譯預先處理),之後再進行通常的編譯

2.為了區分預先處理指令和一般的C語句，所有預先處理指令都以符號"#"開頭，並且結尾不用分號

3.預先處理指令可以出現在程式的任何位置，它的作用範圍是從它出現的位置到檔案尾。習慣上我們儘可能將預先處理指令寫在來源程式開頭，這種情況下，它的作用範圍就是整個來源程式檔案

4.C語言提供的預先處理指令主要有：宏定義、檔案包含、條件編譯

這一講先介紹一下宏定義，宏定義可以分為2種：不帶參數的宏定義 和 帶參數的宏定義。

一、不帶參數的宏定義1.一般形式

#define 宏名 字串

比如#define ABC 10

右邊的字串也可以省略，比如#define ABC

2.作用

它的作用是在編譯預先處理時，將來源程式中所有"宏名"替換成右邊的"字串"，常用來定義常量。

接下來寫個程式根據圓的半徑計算周長

#include <stdio.h>// 來源程式中所有的宏名PI在編譯預先處理的時候都會被3.14所代替#define PI 3.14// 根據圓的半徑計radius算周長float girth(float radius) {    return 2 * PI *radius;}int main (){    float g = girth(2);        printf("周長為：%f", g);    return 0;}

在第4行定義了一個叫PI的宏，在編譯預先處理之後，第8行中的2 * PI *radius就會變成2 * 3.14 * radius。

輸出結果：

3.使用習慣與注意

1> 宏名一般用大寫字母，以便與變數名區別開來，但用小寫也沒有語法錯誤

2> 對程式中用雙引號擴起來的字串內的字元，不進行宏的替換操作。比如：

 

#define R 10int main (){    char *s = "Radio";    return 0;}

在第1行定義了一個叫R的宏，但是第4行中"Radio"裡面的‘R‘並不會被替換成10

3> 在編譯預先處理用字串替換宏名時，不作語法檢查，只是簡單的字串替換。只有在編譯的時候才對已經展開宏名的來源程式進行語法檢查

 

#define I 100int main (){    int i[3] = I;    return 0;}

在做編譯預先處理的時候，不管文法對不對，第4行的I都會被替換為100。不過在編譯的時候就會報第4行的錯。

4> 宏名的有效範圍是從定義位置到檔案結束。如果需要終止宏定義的範圍，可以用#undef命令

 

#define PI 3.14/*....*/#undef PI

PI這個宏在第1行到第8行之間是有效，第8行後就無效了

5> 定義一個宏時可以引用已經定義的宏名

#define R  3.0#define PI 3.14#define L  2*PI*R#define S  PI*R*R

 

二、帶參數的宏定義1.一般形式

#define 宏名(參數列表) 字串

2.作用

在編譯預先處理時，將來源程式中所有宏名替換成字串，並且將 字串中的參數 用 宏名右邊參數列表 中的參數替換

 

#include <stdio.h>#define average(a, b) (a+b)/2int main (){    int a = average(10, 4);        printf("平均值：%d", a);    return 0;}

第3行中定義了一個帶有2個參數的宏average，第7行其實會被替換成：int a = (10 + 4)/2;，輸出結果為：。是不是感覺這個宏有點像函數呢？

3.使用注意

1> 宏名和參數列表之間不能有空格，否則空格後面的所有字串都作為替換的字串

 

#define average (a, b) (a+b)/2int main (){    int a = average(10, 4);    return 0;}

注意第1行的宏定義，宏名average跟(a, b)之間是有空格的，於是，第5行就變成了這樣：

int a = (a, b) (a+b)/2(10, 4);

這個肯定是編譯不通過的

2> 帶參數的宏在展開時，只作簡單的字元和參數的替換，不進行任何計算操作。所以在定義宏時，一般用一個小括弧括住字串的參數。

下面定義一個宏D(a)，作用是返回a的2倍數值：

• 如果定義宏的時候不用小括弧括住參數

 

#include <stdio.h>#define D(a) 2*aint main (){    int b = D(3+4);        printf("%d", b);    return 0;}

第7行將被替換成int b = 2*3+4;，輸出結果：

• 如果定義宏的時候用小括弧括住參數，把上面的第3行改成：

#define D(a) 2*(a)

注意右邊的a是有括弧的，第7行將被替換成int b = 2*(3+4);，輸出結果：

3> 計算結果最好也用括弧括起來

下面定義一個宏P(a)，作用是返回a的平方：

• 如果不用小括弧括住計算結果

 

#include <stdio.h>#define Pow(a) (a) * (a)int main(int argc, const char * argv[]) {    int b = Pow(10) / Pow(2);        printf("%d", b);    return 0;}

注意第3行，沒有用小括弧擴住計算結果，只是括住了參數而已。第6行代碼被替換為：

int b = (10) * (10) / (2) * (2);

簡化之後：int b = 10 * (10 / 2) * 2;，最後變數b為：

• 如果用小括弧括住計算結果

將上面的第3行代碼改為：

#define Pow(a) ( (a) * (a) )

那麼第6行被替換為：

int b = ( (10) * (10) ) / ( (2) * (2) );

簡化之後：int b = (10 * 10) / (2 * 2);，最後輸出結果：。這個才是我們想要的結果。

也就意味著前面的#define average(a, b) (a+b)/2應該寫成#define average(a, b) (((a)+(b))/2)

5.與函數的區別

從整個使用過程可以發現，帶參數的宏定義，在來源程式中出現的形式與函數很像。但是兩者是有本質區別的：

1> 宏定義不涉及儲存空間的分配、參數類型匹配、參數傳遞、傳回值問題

2> 函數調用在程式運行時執行，而宏替換隻在編譯預先處理階段進行。所以帶參數的宏比函數具有更高的執行效率

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