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C语言宏#define(精通详解)-免费源码丞旭猿

宏定义又称为宏替换、宏代换,简称宏,是C提供的三种预处理功能①的其中一种。其主要目的是为程序员在编程时提供一定的方便,并能在一定程度上提高程序的运行效率②。

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1. define命令

define命令是C语言中的一个宏定义命令,它用来讲一个标识符定义为一个字符串,该标识符被称为宏名,被定义的字符串称为替换文本。该命令有两种格式:一种是简单的宏定义(不带参数的宏定义),另一种是带参数的宏定义。

(1) 简单的宏定义

格式:define <宏名/标识符> <字符串>

eg:define PI 3.1415926

说明:

①宏名一般用大写

②宏定义末尾不加分好;

③可以用undef命令终止宏定义的作用域

④宏定义可以嵌套

⑤字符串中永远不包含宏

⑥宏替换在编译前进行,不分配内存,变量定义分配内存,函数调用在编译后程序运行时进行,并且分配内存

⑦预处理是在编译之前的处理,而编译工作的任务之一就是语法检查,预处理不做语法检查

⑧使用宏可提高程序的通用性和易读性,减少不一致性,减少输入错误和便于修改。例如:数组大小常用宏定义

(2) 带参数的宏定义(除了一般的字符串替换,还要做参数代换)

格式:define <宏名>(<参数表>) <字符串>

eg:define S(a,b) a*b

area=S(3,2);

第一步被换为area=a*b;第二步换为area=3*2;

一个标识符被宏定义后,该标识符便是一个宏名。这时,在程序中出现的是宏名,在该程序被编译前,先将宏名用被定义的字符串替换,这称为宏替换,替换后才进行编译,宏替换是简单的替换。

说明:

①实参如果是表达式容易出问题

define S(r) r*r

area=S(a+b);第一步换为area=r*r;第二步换成area=a+b*a+b;

当定义为define S(r)((r)*(r))时area=((a+b)*(a+b))

②宏名和参数的括号间不能有空格

③宏替换之作替换不做计算,不做表达式求解

④宏的哑实结合不存在类型,也没有类型转换

⑤宏展开不占用运行时间,只占用编译时间,函数调用占运行时间(分配内存、保留现场、值传递、返回值)

2. 宏定义易错点示例总结

define 第一位置 第二位置

(1)内的东西不会被宏替换

define NAMEzhang

程序中有”NAME”则,它会不会被替换呢?

答:否

(2)宏定义前面的那个必须是合法的用户标识符(可以使关键字)

define 0x abcd

可以吗?也就是说,可不可以用把标识符的字母替换成别的东西?

答:否

(3)第二位置如果有字符串,必须配对

define NAME “zhang

这个可以吗?

答:否

(4)只替换与第一位置完全相同的标识符

define NAME “zhangyuncong”

程序中有上面的宏定义,并且,程序里有句:NAMELIST这样,会 不会被替换成”zhangyuncong”LIST

答:否

(5)带参数宏的一般用法

例如:

①define MAX(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))

则遇到MAX(1+2,value)则会把它替换成:

((1+2)>(value)?(1+2):(value))

②define FUN(a) “a”

则,输入FUN(345)会被替换成什么?

其实,如果这么写,无论宏的实参是什么,都不会影响其被替换成 “a”。也就是说,””内的字符不被当成形参,即使它和一模一样。

③define N 2+2

void main()

{

int a=N*N;

printf(%d,a);

}

出现问题:在此程序中存在着宏定义命令,宏N代表的字符串是2+2,在程序中有对宏N的使用,一般同学在读该程序时,容易产生的问题是先求解N为 2+2=4,然后在程序中计算a时使用乘法,即N*N=4*4=16,其实该题的结果为8,为什么结果有这么大的偏差?

问题解析:如1节所述,宏展开是在预处理阶段完成的,这个阶段把替换文本只是看作一个字符串,并不会有任何的计算发生,在展开时是在宏N出现的地方 只是简单地使用串2+2来代替N,并不会增添任何的符号,所以对该程序展开后的结果是a=2+2*2+2,计算后=8,这就是宏替换的实质,如何写程序才 能完成结果为16的运算呢?

解决办法:将宏定义写成如下形式

define N (2+2)

这样就可替换成(2+2)*(2+2)=16

④define area(x) x*x

void main()

{

int y=area(2+2);

printf(%d,y);

}

按理说给的参数是2+2,所得的结果应该为4*4=16,但是错了,因为该程序的实际结果为8,仍然是没能遵循纯粹的简单替换的规则,又是先计算再替换 了,在这道程序里,2+2即为area宏中的参数,应该由它来替换宏定义中的x,即替换成2+2*2+2=8了。那如果遵循(1)中的解决办法,把2+2 括起来,即把宏体中的x括起来,是否可以呢?define area(x) (x)*(x),对于area(2+2),替换为(2+2)*(2+2)=16,可以解决,但是对于area(2+2)/area(2+2)又会怎么样呢,有的学生一看到这道题马上给出结果,因为分子分母一样,又错了,还是忘了遵循先替换再计算的规则了,这道题替换后会变为(2+2)*(2+2)/(2+2)*(2+2)即4*4/4*4按照乘除运算规则,结果为16/4*4=4*4=16,那应该怎么呢?解决方法是在整个 宏体上再加一个括号,即definearea(x) ((x)*(x)),不要觉得这没必要,没有它,是不行的。

要想能够真正使用好宏定义,那么在读别人的程序时,一定要记住先将程序中对宏的使用全部替换成它所代表的字符串,不要自作主张地添加任何其他符号,完全展开后再进行相应的计算,就不会写错运行结果。如果是自己编程使用宏替换,则在使用简单宏定义时,当字符串中不只一个符号时,加上括号表现出优先级,如果是 带参数的宏定义,则要给宏体中的每个参数加上括号,并在整个宏体上再加一个括号。

⑤多行宏定义

define doit (m,n) for(inti=0;i<(n);++i) { m+=i; }

3. 宏定义其他冷门、重点知识

define Conn(x,y) xy

define ToChar(x) @x

define ToString(x) x

xy表示什么?表示x连接y,举例说:

int n = Conn(123,456); 结果就是n=123456;

char* str = Conn(“asdf”,”adf”)结果就是 str = “asdfadf”;

@x,其实就是给x加上单引号,结果返回是一个constchar。

举例说:

char a = ToChar(1);结果就是a=1;

做个越界试验char a = ToChar(123);结果是a=3;

但是如果你的参数超过四个字符,编译器就给给你报错了!error C2015:too many characters in constant :P

x是给x加双引号

char* str = ToString(123132);就成了str=”123132″;

如果有define FUN(a,b) voab()那么FUN(idma,in)会被替换成void main()

附录:

① 预处理功能:

(1)文件包含:可以把源程序中的define扩展为文件正文,即把包含的.h文件找到并展开到include所在处。

(2)条件编译:预处理器根据if和ifdef等编译命令及其后的条件,把源程序中的某些部分包含进来或排除在外,通常把排除在外的语句转换成空行。

(3)宏展开:预处理器将源程序文件中出现的对宏的引用展开成相应的宏定义,经过预处理器处理的源程序与之前的源程序有所不同,在这个阶段所进行的工作只是纯粹的替换和展开,没有任何计算功能。

②使用带参数的宏定义可完成函数调用的功能,又能减少系统开销,提高运行效率。

正如C语言中所讲,函数的使用可以使程序更加模块化,便于组织,而且可重复利用,但在发生函数调用时,需要保留调用函数的现场,以便子函数执行结束后能返回继续执行,同样在子函数执行完后要恢复调用函数的现场,这都需要一定的时间,如果子函数执行的操作比较多,这种转换时间开销可以忽略,但如果子函数完成的功能比较少,甚至只完成一点操作,如一个乘法语句的操作,则这部分转换开销就相对较大了,但使用带参数的宏定义就不会出现这个问题,因为它是在预处理阶段即进行了宏展开,在执行时不需要转换,即在当地执行。宏定义可完成简单的操作,但复杂的操作还是要由函数调用来完成,而且宏定义所占用的目标代码空间相对较大。所以在使用时要依据具体情况来决定是否使用宏定义。

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