C语言-宏定义#define的用法

悠悠 2023-07-12 14:55 2阅读 0赞

### 目录 ###

*  1 不带参宏定义
 *  2 带参宏定义
 *  3 与字符串有关的用法
 *   *  3.1 字符串转换
     *  3.2 字符转换
     *  3.3 字符连接

# 1 不带参宏定义 #

这种用法是最简单最常见的一种方式，如下：

#define PAI 3.14

> **注意**：
> 
>  *  宏定义原则上用大写表示，虽然这并不是规定
>  *  由于宏定义是预处理指令，并非是C语言语句，所以末尾不必加分号

它的功能是在程序中若出现了`PAI`，就把它**替换**为`3.14`，示例程序如下：

#include <stdio.h>
    #define PAI 3.14 // 不带参宏定义
    
    int main() { 
        double r = 2;
        printf("半径为%.2lf的圆的周长为%.2lf", r, 2*PAI*r);
        return 0;
    }

# 2 带参宏定义 #

使用方法如下：

#define ADD(a,b) (a+b)

它的功能是计算`a+b`的结果，示例程序如下：

#include <stdio.h>
    #define ADD(a,b) (a+b)
     
    int main() { 
        int a = 1;
        int b = 2;
        printf("a+b=%d", ADD(a, b));
        return 0;
    }

这里需要注意的是，我们习惯上会把后面表达式添上括号，如`(a+b)`，在本例中去掉这个括号也是可以的，但有些情况下会出现问题，如下：

#include <stdio.h>
    #define ADD(a,b) a+b
    #define SUB(a,b) a-b
     
    int main() { 
        int a = 1;
        int b = 2;
        printf("%d", ADD(a,b)*SUB(a,b)); // ab的和与差相乘
        return 0;
    }

这个程序的功能是计算`a+b`乘以`a-b`的值，实际上程序的输出结果为`1`，我们稍加思考发现本例中`a+b>0`，`a-b<0`答案必然是负数，结果却是正数，显然出了问题，那么再把表达式的括号加上试试看：

#define ADD(a,b) (a+b)
    #define SUB(a,b) (a-b)

程序运行后输出结果为`-3`，可以口算发现此结果是正确的，出现问题的原因就要从`#define`预编译指令的原理说起，在编译一个C语言程序时，第一步执行的是预编译这个过程中会把`#define`中定义的宏进行替换，如不加括号的程序中就替换成了如下：

printf("%d", a+b*a-b); // 输出结果为1

显然根据数学运算规则会先算乘法后算加法，所以结果为`1`，那么加上括号的程序中替换后结果如下：

printf("%d", (1+2)*(1-2)); // 输出结果为-3

先算括号里的式子，整个式子的结果显然为`-3`，通过本例可以发现为了避免替换后出现类似这种错误，尽量将表达式加上括号，特别是表达式中有多个变量时

> **带参宏定义和函数有点像，他们的区别如下**：
> 
>  *  函数参数传递时会计算实参的值再传递给形参，如执行函数`func(1+2)`，会先计算`1+2`的值为`3`再交给函数体，而带参宏定义不进行任何计算，直接**替换**
>  *  根据上面例子可以发现，带参宏定义对数据类型没有定义，可以使用多种合法类型带入，但函数要根据定义函数时声明的参数类型传递值
>  *  带参宏定义仅占用预编译的时间，而函数的执行会占用空间和时间，如分配内存空间，入栈保留现场，返回值等

# 3 与字符串有关的用法 #

## 3.1 字符串转换 ##

使用方法如下，在`s`前加上`#`，它的作用是将传入的`s`转换为字符串

#define STR(s) #s

示例程序如下，给出参数`Wuhan jia you`，最后以字符串的形式输出来

#include <stdio.h>
    #define STR(s) #s
     
    int main() { 
        puts(STR(Wuhan jia you));
        return 0;
    }

需要注意的是，转换的是`s`，而不是`s`里的值，见下面两个程序：

// 程序1
    #include <stdio.h>
    #define STR(s) #s
     
    int main() { 
        const char *s = "Wuhan jia you";
        puts(STR(s));
        return 0;
    }

// 程序2
    #include <stdio.h>
    #define STR(s) #s
     
    int main() { 
        int n = 2020;
        puts(STR(n));
        return 0;
    }

第一个程序输出结果为`s`，第二个程序的输出结果为`n`，可见这个用法就是你给它什么，它就把它直接转换为字符串，不管它是不是变量

## 3.2 字符转换 ##

使用方法如下，在`c`的前面加上`#@`，它的作用是把`c`转换为字符

#define STR(c) #@c

> 注意：本用法不支持gcc编译器，如在gcc编译器下编译，会出现下面的错误信息`error: '#' is not followed by a macro parameter`，这个用法仅支持微软系列`(Microsoft Specific)`

示例程序如下，给出参数`1`，最后把`1`转换为字符`1`输出：

#include <stdio.h>
    #define STR(c) #@c
     
    int main() { 
        putchar(STR(1));
        return 0;
    }

关于它的转换规则和`3.1 字符串转换`的类似

## 3.3 字符连接 ##

使用方法如下，在两个参数中间添加`##`，它的作用是连接前后两个参数，把它们变成一个参数

#define CAT(a,b) a##b