【C语言】宏详解（上卷）

news2024/11/26 19:40:00

前言

紧接着预处理详解（上卷），接下来我们来讲宏（隶属于预处理详解系列）。

#define定义宏

#define机制包括了一个规定，允许把参数替换到文本中，这种实现通常称为宏（macro）或定义宏（define macro）。

所以，宏其实是有参数的，这是与我们之前的#define定义常量很不同的一点。

宏的声明方式：

#define name(parameter-list) stuff

parameter-list是一个由逗号隔开的符号表，它们可能出现在stuff中。

与函数不同的地方在于，宏的参数是没有类型的。

宏运行把参数列表里的东西替换到内容（stuff）里。

注意：参数列表的左括号必须与name紧邻，如果两者之间有任何空白存在，参数列表就会被解释为stuff的一部分。

演示：

比如我们现在实现一个宏，求平方。

SQUARE就是宏的名字，n是宏的参数，n*n是宏的内容。可以看到，参数出现在宏的内容中。

编译器对其预处理后是这样的：

#include<stdio.h>
#define SQUARE(n) n*n

int main()
{
	int x = 0;
	scanf("%d", &x);
	int ret = x*x;//替换了
	printf("%d\n", ret);

	return 0;
}

理解：

宏和函数

我们可以感受到，宏和函数很相似，如果写成函数是这样：

#include<stdio.h>
int square(int n)
{
	return n * n;
}

int main()
{
	int x = 0;
	scanf("%d", &x);
	int ret = square(x);
	printf("%d\n", ret);

	return 0;
}

对于函数来说，要有函数名，参数，返回类型，函数体；对于宏来说，要有宏的名字，参数，宏的体（内容），不过没有参数类型、返回类型。

宏适合完成相对简单的任务。因为当任务复杂时，放进括号（函数的{}）里会更方便观看。

宏与括号

现在，如果我们将参数改为5+1，会发生什么？

可以看到我们是得不到想要的结果36的，而是结果为11。

这是因为它是这么替换的：

#include<stdio.h>
#define SQUARE(n) n*n

int main()
{
	
	int ret = 5 + 1 * 5 + 1;
	printf("%d\n", ret);

	return 0;
}

直接替换，而不是算成6后再替换。

可以这样修改：

所以，在写宏的时候，不要吝啬括号。

再举一个例子，下面的代码是经不起考验的：

实现一个宏，求一个数的2倍：

我们得不到想要的100，而是得到55。这是因为替换后是这样的：

#include<stdio.h>
#define DOUBLE(x) x+x
int main()
{
	/*int n = 0;
	scanf("%d", &n);*/

	int ret = 10 * 5 + 5;
	printf("%d\n", ret);

	return 0;
}

也是因为是直接替换。

这时应该这样改：

再次重申这个忠告：在写宏的时候一定不要吝啬括号。

用于对数值表达式进行求值的宏定义都应该用这种方式加上括号，避免在使用宏时由于参数中的操作符（前一个例子）或邻近操作符（后一个例子），产生不可预料的相互作用。

带有副作用的宏参数

当宏参数在宏的定义中出现超过一次的时候，如果参数带有副作用，那么你在使用这个宏的时候就可能出现危险，导致不可预测的后果。副作用就是表达式求值的时候出现的永久性效果。

举个例子说明什么是副作用：

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int b = a + 1;//b=11,a=10。无副作用
	int b = ++a;//b=11,a=11。有副作用

	return 0;
}

如果我们的宏的参数是带有副作用的呢？会发生什么呢？

当宏参数在宏的定义中出现超过一次时，如果参数带有副作用，那么在使用这个宏的时候可能出现危险，导致不可预测的后果。副作用就是表达式求值的时候出现的永久性效果。

演示：

#include<stdio.h>
#define MAX(x,y) ((x)>(y)?(x):(y))
//写一个宏，求两个数的较大值
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int m = MAX(a, b);
	printf("%d\n", m);

	return 0;
}

(x)>(y)?(x):(y)是如果(x)大于(y)表达式结果就为(x)，否则表达式结果为(y)。

我们可以看到，宏的参数x、y都在宏体内出现了两次。如果现在我们传的是a++，b++，此时算出的m是多少呢？

这是替换后：