C语言-入门-宏定义(十七)

Bertha 。 2023-10-02 20:36 6阅读 0赞

### 预处理 ###

编译一个C语言程序的第一步骤就是预处理阶段，这一阶段就是宏发挥作用的阶段。C预处理器在源代码编译之前对其进行一些文本性质的操作，主要任务包括删除注释、插入被\#include进来的文件内容、定义和替换由\#define 定义的符号以及确定代码部分内容是否根据条件编译（\#if )来进行编译。”文本性质”的操作，就是指一段文本替换成另外一段文本，而不考虑其中任何的语义内容。**宏仅仅是在C预处理阶段的一种文本替换工具，编译完之后对二进制代码不可见**

C语言在对源程序进行编译之前，会先对一些特殊的预处理指令作解释(比如之前使用的\#include文件包含指令)，产生一个新的源程序(这个过程称为编译预处理),之后再进行通常的编译,为了区分预处理指令和一般的C语句，所有预处理指令都以符号“\#”开头，并且结尾不用分号,预处理指令可以出现在程序的任何位置，它的作用范围是从它出现的位置到文件尾。习惯上我们尽可能将预处理指令写在源程序开头，这种情况下，它的作用范围就是整个源程序文件,C语言提供了多种预处理功能,如宏定义、文件包含、条件编译等。合理地使用预处理功能编写的程序便于阅读、修改、移植和调试,也有利于模块化程序设计。

**注意点:**

1.  宏名一般用大写字母，以便与变量名区别开来，但用小写也没有语法错误
2.  对程序中用双引号扩起来的字符串内的字符，不进行宏的替换操作
3.  宏名和参数列表之间不能有空格，否则空格后面的所有字符串都作为替换的字符串.
4.  带参数的宏在展开时，只作简单的字符和参数的替换，不进行任何计算操作。所以在定义宏时，一般用小括号括住相关计算,这样会避免运算符优先级的问题
5.  在编译预处理用字符串替换宏名时，不作语法检查，只是简单的字符串替换。只有在编译的时候才对已经展开宏名的源程序进行语法检查
6.  宏名的有效范围是从定义位置到文件结束。如果需要终止宏定义的作用域，可以用\#undef命令
7.  定义一个宏时可以引用已经定义的宏名
8.  可用宏定义表示数据类型,使书写方便

### 宏定义 ###

被定义为“宏”的标识符称为“宏名”。在编译预处理时,对程序中所有出现的“宏名”,都用宏定义中的字符串去代换,这称为“宏代换”或“宏展开”。宏定义是由源程序中的宏定义命令完成的。宏代换是由预处理程序自动完成的。在C语言中,“宏”分为有参数和无参数两种。\#\#不带参数的宏定义`:#define 标识符 字符串` 其中的“\#”表示这是一条预处理命令。凡是以“\#”开头的均为预处理命令。“define”为宏定义命令。“标识符”为所定义的宏名。“字符串”可以是常数、表达式、格式串等。

#include <stdio.h>
    
    // 源程序中所有的宏名PI在编译预处理的时候都会被3.14所代替
    #define PI 3.14
    
     // 根据圆的半径计radius算周长
     float girth(float radius) {
        
        return 2 * PI *radius;
    }
    
    int main ()
     {
        
        float g = girth(2);
    
        printf("周长为：%f", g);
        return 0;
    }

### 带参数的宏定义 ###

C语言允许宏带有参数。在宏定义中的参数称为形式参数,在宏调用中的参数称为实际参数。对带参数的宏,在调用中,不仅要宏展开,而且要用实参去代换形参`#define 宏名(形参表) 字符串`

// 第1行中定义了一个带有2个参数的宏average，
     #define average(a, b) (a+b)/2
    
    int main ()
      {
        
      // 第4行其实会被替换成：int a = (10 + 4)/2;，
          int a = average(10, 4);
      // 输出结果为：7是不是感觉这个宏有点像函数呢？
          printf("平均值：%d", a);
         return 0;
     }

**宏名和参数列表之间不能有空格，否则空格后面的所有字符串都作为替换的字符串.**

### 宏函数的巧用 ###

我们知道函数虽然可以传递参数,但是却不能把类型作为参数传递,有时我们为了实现函数的复用性,就要使用STL模板,但是我们这个时候还有另外一种选择,就是写成宏函数

> 一个开辟内存的函数

#define Malloc(type,size) (type*)malloc(sizeof(type)*size)

这个时候,我们只有把类型,容量作为参数传递进行,就可以开辟各种类型的内存了

int *p=Malloc(int,100); //开辟int类型的内存
    char *q=Malloc(char,100); //开辟字符类型的内存

> 传递数组

由数组作为函数参数传递时,会失去其数组特性,也就是无法使用sizeof()函数计算出数组的大小,比如我们写一个排序函数,排序时我们不仅需要知道数组的首地址,还需要知道数组的大小,但是仅仅把数组名作为参数传递时,无法得知其数组大小,这时我们的函数就需要传递第二个参数,也就是数组的大小,于是函数就要写成`Sort(int *a,int size)`.但宏函数就可以解决这个问题

#define InsertSort(list)\
    {
          \
    	int s=sizeof(list)/4;\
    	int i,j;\
    	for(i=2;i<=s;i++)\
    	{
          \
    		list[0]=list[i];\
    		for(j=i-1;list[j]>list[0];j--)\
    				list[j+1]=list[j];\	
    		list[j+1]=list[0];\		
    	}\ 
    }
    int main()
    {
        
    	int num[]={
        0,2,5,7,3,1,8,0,8,22,57,56,74,18,99,34,31,55,41,12,9,4};
    	InsertSort(num);
    	for(int i=1;i<sizeof(num)/4;i++)	
    		printf("%d ",num[i]);
    	return 0;
    }

### 宏定义相关作用符 ###

#### 换行符 “” ####

我们定义宏语句或者宏函数时不可能总是一条语句呀,那要是有很多条语句时怎么办?都写在一行吗?这样显然代码就不美观,可读性不好,所以有多条语句时,我们就在每行末尾(除了最后一行)加上"",代表换行的意思

#include"stdio.h"
    #define Print   printf("这是第1条语句\n");\
     		    	printf("这是第2条语句\n");\
     		    	printf("这是第3条语句\n")
     		    	
    #define Show(str1,str2,str3)\
    {
          \
    	printf("%s\n",str1);\
    	printf("%s\n",str2);\
    	printf("%s\n",str3);\	
    }

#### 字符串化符 “\#” ####

"\#"是“字符串化”的意思，将出现在宏定义中的\#是把跟在后面的参数转换成一个字符串

#define Print(str)\
    {
          \
    	printf(#str"的值是%d",str);\	
    }

#### 片段连接符"\#\#" ####

“\#\#”是一种分隔连接方式，它的作用是进行强制连接。, 简单来说就是类似字符串拼接的方式, 但是这种方式是可以执行的

#define TEXT_A "Hello, world!"
    #define msg(x) puts( TEXT_ ## x )
    msg(A);

无论标识符 A 是否定义为一个宏名称，预处理器会先将形参 x 替换成实参 A，然后进行记号粘贴。当这两个步骤做完后，结果如下：

puts( TEXT_A );

现在，因为 TEXT\_A 是一个宏名称，后续的宏替换会生成下面的语句

puts( "Hello, world!" );

案例:

#define trace(x, format) printf(#x " = %" #format "\n", x)
    #define trace2(i) trace(x##i, d)
    
    int main(int argc, char* argv[])
    {
        
        int i = 1;
        char *s = "Hello";
        float y = 2.0;
    
        trace(i, d);                // 相当于 printf("i = %d\n", i)
        trace(y, f);                // 相当于 printf("y = %f\n", y)
        trace(s, s);                // 相当于 printf("s = %s\n", s)
    
        int x1 = 1, x2 = 2, x3 = 3;
        trace2(1);                  // 相当于 trace(x1, d)
        trace2(2);                  // 相当于 trace(x2, d)
        trace2(3);                  // 相当于 trace(x3, d)
    
        return 0;
    }

#### 可变参数 ####

#define PRINT(fmt, ...) printf(# fmt, ##__VA_ARGS__)
    #define SHOW_LIST(...) printf(# __VA_ARGS__)
    int main(int argc, char* argv[])
    {
        
    
        SHOW_LIST(HELLO, 250, 3.14); //输出：HELLO, 250, 3.14
        PRINT(Hello); //输出：Hello
    
        return 0;
    }

### 常见的预处理指令 ###

![在这里插入图片描述][05adc3a9fbc141ab967423e60b6011cd.png]  
**预处理指令使用注意事项**  
1）预处理功能是C语言特有的功能，它是在对源程序正式编译前由预处理程序完成的，程序员在程序中用预处理命令来调用这些功能。  
2）宏定义可以带有参数，宏调用时是以实参代换形参，而不是“值传递”。  
3）为了避免宏代换时发生错误，宏定义中的字符串应加括号，字符串中出现的形式参数两边也应加括号。  
4）文件包含是预处理的一个重要功能，它可以用来把多个源文件连接成一个源文件进行编译，结果将生成一个目标文件。  
5）条件编译允许只编译程序中满足条件的程序段，使生成的目标程序较短，从而减少了内存的开销并提高了程序的效率  
6）使用预处理功能便于程序的修改、阅读、移植和调试，也便于实现模块化程序设计。

### 宏定义和函数的区别 ###

![在这里插入图片描述][ae325a773dda417e9f60102b68f517d0.png]  
我们常用到的比较大小，宏定义：

#define MAX( a, b) ( (a) > (b) (a) : (b) )

自定义函数实现就是：

int max( int a, int b)
    {
        
        return (a > b a : b)
    }

### 常用预定义宏 ###

__FUNTION__  获取当前函数名 
     __LINE__ 获取当前代码行号 
     __FILE__ 获取当前文件名 
     __DATE__ 获取当前日期 
     __TIME__ 获取当前时间
     __STDC_VERSION__

#define assert(expression) (void)(                                                       \
            (!!(expression)) ||                                                              \
            (_wassert(_CRT_WIDE(>>++#expression++<<), _CRT_WIDE(__FILE__), (unsigned)(__LINE__)), 0) \
        )

**区别：**

1.  最直观的来讲，自定义的函数已经指定了类型，只能比较两个整数的大小，却不能再去比较浮点数的大小，或者两个ASCII码的大小；而宏定义是不会限定类型的，只要比较的类型一致即可。
2.  自定义接口在程序运行时，会产生临时的堆空间，有临时的空间消耗，如果是递归的话，需要的临时栈空间可能更多；宏定义是在程序运行时，会将宏定义这段代码插入到程序中执行，会有额外的代码段。
3.  自定义接口在调用时，实际的开销要比代码段大，规模更大； 而宏比自定义函数在程序的规模和速度方面，比自定义函数更胜一筹。

![在这里插入图片描述][241d60d901ab468c8532f2a2d4413093.gif]

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