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【C语言进阶剖析】21、宏定义与使用分析

1 定义宏常量

2 宏定义表达式

3 宏表达式与函数表达式的对比

3 宏有作用域吗?

4 强大的内置宏

5 小结

c 语言中的宏定义

#define 是预处理器处理的单元实体之一

#define 定义的宏可以出现在程序的任意位置

#define 定义之后的代码都可以使用这个宏

#define 定义的宏常量可以直接使用

#define 定义的宏常量本质为字面量

下面定义的宏正确吗?

【C语言进阶剖析】21、宏定义与使用分析

代码如下:

先进行预编译

预编译通过,打开 21-1.i 文件,如下所示:

宏定义被直接文本替换,我们定义的 #define 消失了,可以看出,p2,p3 显然指向的字符串不符合 c 语言的语法结构,是错误的,预处理只是进行文本替换,不负责类型检查,真正查找错误还靠编译阶段。

小贴士:宏定义不占内存空间,因为宏在预处理阶段就会被替换掉,到了编译的阶段是没有宏存在的,自然到不了可执行文件中,所以它不占内存空间。

#define 表达式的使用类似函数调用

#define 表达式可以比函数更强大,但是比函数更容易出错

为什么说宏很强大,宏可以做很多函数做不到的事,比如求解一个数组的长度;得出当前文件名,当前行号;将参数类型作为参数传入等等,这些函数都办不到,后面我们一一说明

下面的宏表达式定义正确吗?

【C语言进阶剖析】21、宏定义与使用分析

先单步编译,只进行预处理,编译通过;在进行编译,编译也通过,运行,结果如下:

上面的代码可以看出,s2 是求 a 和 b 和的平方,结果是 5;m 是 a++ 和 b 的最小值,结果为 2,这和我们预想的结果不太对,为什么会出现这种情况呢,我们来看看预处理之后的文件(这里为了省略不必要的信息,注释了 #include<stdio.h> 再执行的预处理)

可以看到, s2 = (a) + (b) * (a) + (b) = 1 + 2 * 1 + 2 = 5 m = ((a++) < (b) ? (a++) : (b)),执行 (a++) < (b) 结果为真,选择(a++) ,此时 a 的值为 2,所以结果为 2 使用宏可以求出数组长度,这在 c 语言中用函数是一定办不到的。

上面我们看到了宏表达式的副作用,在使用时一定要小心。

宏表达式被预处理器处理,编译器不知道宏表达式的存在

宏表达式用 “实参” 完全替代形参,不进行任何运算(完全是文本替换)

宏表达式没有任何的 “调用” 开销

宏表达式中不能出现递归定义

比如下面的表达式就是不正确的,宏不能递归定义

【C语言进阶剖析】21、宏定义与使用分析

有个有趣的问题:宏定义的常量或表达式是否有作用于限制?

看下面的程序合法吗?在函数 def() 中定义了宏,能在函数 area() 中使用吗?

【C语言进阶剖析】21、宏定义与使用分析

上面的程序编译运行通过,结果如下:

【C语言进阶剖析】21、宏定义与使用分析

为什么在函数 def() 中定义的宏能在函数 area() 中使用吗?

#define 定义之后的代码都可以使用这个宏,c 语言中作用域的概念的是针对变量和函数的,不针对宏,因为宏被预处理器处理,编译器根本就不知道宏的存在,所以没法将作用域的概念加到宏上面。

我们再来看一下单步编译的结果

下面我们来看看 c 语言中强大的内置宏,可以查看被编译的文件名,当前行号,被编译的日期等等。

含义

实例

__file__

被编译的文件名

file.c

__line__

当前行号

25

__date__

编译时的日期

nov 18 2019

__time__

编译时的时间

21:01:01

__stdc__

编译器是否遵循标准 c 规范

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下面再来看一个示例:宏使用的综合示例

【C语言进阶剖析】21、宏定义与使用分析
malloc 的作用是在堆空间中申请一个数组,需要注意的是,这里可以将参数类型作为自变量传递给宏 free 是用来释放数组的。通过这个宏还可以在释放空间的同时将指针置为空 foreach 宏也是宏比函数强大的地方,在函数中没有办法实现这个概念 主函数先申请一个数组,再将数组中的元素赋值,最后将数组元素打印出来

预处理器直接对宏进行文本替换,参数不会进行求值、运算

预处理器不会对宏定义进行语法检查,语法错误只能被编译器检测

宏的效率高于函数调用,也会带来一定的副作用