[轉載]c語言宏定義

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一. 
#define是C語言中提供的宏定義命令，其主要目的是為程式員在編程時提供一定的方便，並能在一定程度上提高程式的運行效率，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，使得程式的運行與預期的目的不一致，或者在讀別人寫的程式時，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為一個字串，該標識符被稱為宏名，被定義的字串稱為替換文本。 
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>　　<字串> 
   例：   #define PI 3.1415926 
(2) 帶參數的宏定義 
   #define   <宏名> (<參數表>)   <宏體> 
   例： #define   A(x) x 
一個標識符被宏定義後，該標識符便是一個宏名。這時，在程式中出現的是宏名，在該程式被編譯前，先將宏名用被定義的字串替換，這稱為宏替換，替換後才進行編譯，宏替換是簡單的替換。 
1.2 宏替換髮生的時機 
為了能夠真正理解#define的作用，讓我們來瞭解一下對C語言來源程式的處理過程。當我們在一個整合的開發環境如Turbo C中將編寫好的來源程式進行編譯時間，實際經過了預先處理、編譯、彙編和串連幾個過程，見圖1。 

來源程式 

前置處理器 

修改後的來源程式 

編譯器 

組譯工具 

彙編器 

可重定位的目標程式 

連接器 

可執行檔目標程式 

圖1　C語言的編譯過程 
其中前置處理器產生編譯器的輸出，它實現以下的功能： 
（1）    檔案包含 
可以把來源程式中的#include 擴充為檔案本文，即把包含的.h檔案找到並展開到#include 所在處。 
（2）    條件編譯 
前置處理器根據#if和#ifdef等編譯命令及其後的條件，將來源程式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 
前置處理器將來源程式檔案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，由前置處理器來完成。 
經過前置處理器處理的來源程式與之前的來源程式有所有不同，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，這樣才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串為一個運算式時，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); 
} 
(1) 出現問題：在此程式中存在著宏定義命令，宏N代表的字串是2+2，在程式中有對宏N的使用，一般同學在讀該程式時，容易產生的問題是先求解N為2＋2＝4，然後在程式中計算a時使用乘法，即N*N=4*4=16,其實該題的結果為8，為什麼結果有這麼大的偏差? 
(2)問題解析：如1節所述，宏展開是在預先處理階段完成的，這個階段把替換文本只是看作一個字串，並不會有任何的計算髮生，在展開時是在宏N出現的地方只是簡單地使用串2＋2來代替N，並不會增添任何的符號，所以對該程式展開後的結果是a=2+2*2+2，計算後=8，這就是宏替換的實質，如何寫程式才能完成結果為16的運算呢？ 
(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，以便在程式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，看如下的程式 
void main() 
{ 
int   y=area(2+2); 
printf(“%d”,y); 
    } 
按理說給的參數是2+2，所得的結果應該為4*4=16，但是錯了，因為該程式的實際結果為8，仍然是沒能遵循純粹的簡單替換的規則，又是先計算再替換了，在這道程式裡，2+2即為area宏中的參數，應該由它來替換宏定義中的x，即替換成2+2*2+2=8了。那如果遵循(1)中的解決辦法，把2+2 括起來，即把宏體中的x括起來，是否可以呢？#define   area(x) (x)*(x)，對於area(2+2)，替換為(2+2)*(2+2)=16，可以解決，但是對於area(2+2)/area(2+2)又會怎麼樣呢，有的學生一看到這道題馬上給出結果，因為分子分母一樣，又錯了，還是忘了遵循先替換再計算的規則了，這道題替換後會變為 (2+2)*(2+2)/(2+2)*(2+2)即4*4/4*4按照乘除運算規則，結果為16/4*4=4*4=16，那應該怎麼呢？解決方案是在整個宏體上再加一個括弧，即#define   area(x) ((x)*(x))，不要覺得這沒必要，沒有它，是不行的。 
要想能夠真正使用好宏定義，那麼在讀別人的程式時，一定要記住先將程式中對宏的使用全部替換成它所代表的字串，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。如果是自己編程使用宏替換，則在使用簡單宏定義時，當字串中不只一個符號時，加上括弧表現出優先順序，如果是帶參數的宏定義，則要給宏體中的每個參數加上括弧，並在整個宏體上再加一個括弧。看到這裡，不禁要問，用宏定義這麼麻煩，這麼容易出錯，可不可以摒棄它，那讓我們來看一下在C語言中用宏定義的好處吧。 

3   宏定義的優點 
(1)   方便程式的修改 
使用簡單宏定義可用宏代替一個在程式中經常使用的常量，這樣在將該常量改變時，不用對整個程式進行修改，只修改宏定義的字串即可，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式，這樣更方便一些。我們所說的常量改變不是在程式運行期間改變，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，如果我們編製的一個程式中要多次使用它，那麼需要確定一個數值，在本次運行中不改變，但也許後來發現程式所表現的精度有變化，需要改變它的值，這就需要修改程式中所有的相關數值，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，何樂而不為呢？ 
(2) 提高程式的運行效率 
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式更加模組化，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複調用函數的現場，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，因為它是在預先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瞭解析，並從C來源程式處理過程的角度對#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，是在預先處理階段對來源程式進行替換，只是用對應的字串替換程式中出現的宏名，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. 
最近看com相關的資料，看到CCmdTarget實現com介面的時候，去讀了一些宏的定義，在afxdisp.h標頭檔中 

#define BEGIN_INTERFACE_PART(localClass, baseClass) / 
class X##localClass : public baseClass / 

本來這個宏定義很容易理解的，但是這裡多出個X##，我真沒見過這種用法，不曉得它是什麼用意。 
後來問了幾個朋友也都不知道。 

你知道嗎？ 

也許你也不知道～呵呵，最後我還是找到了相關的資料，解讀了這個define，還順便認識了另外兩個不常用的define

#define Conn(x,y) x##y 
#define ToChar(x) #@x 
#define ToString(x) #x 

x##y表示什嗎？表示x串連y，舉例說： 
int n = Conn(123,456);   結果就是n=123456; 
char* str = Conn("asdf", "adf")結果就是 str = "asdfadf"; 
怎麼樣，很神奇吧 

再來看#@x，其實就是給x加上單引號，結果返回是一個const char。舉例說： 
char a = ToChar(1);結果就是a=‘1‘; 
做個越界實驗char a = ToChar(123);結果是a=‘3‘; 
但是如果你的參數超過四個字元，編譯器就給給你報錯了！error C2015: too many characters in constant   ：P 

最後看看#x,估計你也明白了，他是給x加雙引號 
char* str = ToString(123132);就成了str="123132"; 

最後留幾個小實驗給大家去測測： 
#define Dec(x,y) (x-y) 
int n = Dec( A(123,1), 1230); 
n = Conn(123, Conn(123,332) ); 
char* str = A("12", ToString( Dec(3,1)); 
結果會如何呢？ 嘿嘿嘿嘿~ 



define的多行定義 

define可以替代多行的代碼，例如MFC中的宏定義（非常的經典，雖然讓人看了噁心） 

#define MACRO(arg1, arg2) do { / 
/* declarations */ / 
stmt1;   / 
stmt2;   / 
/* ... */  / 
} while(0) /* (no trailing ; ) */ 
關鍵是要在每一個換行的時候加上一個"/" 至此，一個基本的define架構基本完成，我們可以解讀大部分的define代碼了。我們也可以說，define不過就是一個簡單的代碼替換的一種體制而已，沒有什麼神秘的東西。 

三. 
#define xxx() {} 
標準C支援的 
#define xxx() ({}) 
GCC新增的功能，主要為了防止宏展開出現問題，預設展開時是要加上一個;的，容易出問題。 


CODE: 
#define A(a,b,c) ({a=1;b+=1;c=3;a+b+c;}) 
#include <stdio.h> 
int main() 
{ 
       int a; 
       int b=1; 
       int c; 
       int d; 
       d=A(a,b,c); 
       printf("%d,%d,%d,%d/n",a,b,c,d); 
       return 0; 
} 
表示該宏函數還有傳回值，最後一個式子的傳回值作為宏函數的傳回值。 
運行結果： 
1,2,3,6

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