C++宏定义详解
什么是编程举个例子
⼀、#define的基本⽤法
#define是C语⾔中提供的宏定义命令，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，但学⽣在学习时往往不能理解该命令的本质，总是在此处产⽣⼀些困惑，在编程时误⽤该命令，使得程序的运⾏与预期的⽬的不⼀致，或者在读别⼈写的程序时，把运⾏结果理解错误，这对 C语⾔的学习很不利。
1　#define命令剖析
1.1  #define的概念
#define命令是C语⾔中的⼀个宏定义命令，它⽤来将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，另⼀种是带参数的宏定义。
(1)简单的宏定义：
1. #define <；宏名>  <；字符串>
2. 例： #define PI
3.1415926
(2) 带参数的宏定义
1. #define <；宏名> (<；参数表>) <；宏体>
2. 例： #define A(x) x
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。
1.2 宏替换发⽣的时机
为了能够真正理解#define的作⽤，让我们来了解⼀下对C语⾔源程序的处理过程。当我们在⼀个集成的开发环境如Turbo C中将编写好的源程序进⾏编译时，实际经过了预处理、编译、汇编和连接⼏个过程。其中预处理器产⽣编译器的输出，它实现以下的功能：
（1）⽂件包含
可以把源程序中的#include 扩展为⽂件正⽂，即把包含的.h⽂件到并展开到#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，将源程序中的某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，即本⽂所说的#define的功能，由预处理器来完成。
经过预处理器处理的源程序与之前的源程序有所有不同，在这个阶段所进⾏的⼯作只是纯粹的替换与展开，没有任何计算功能，所以在学习#define命令时只要能真正理解这⼀点，这样才不会对此命令引起误解并误⽤。
2　#define使⽤中的常见问题解析
2.1 简单宏定义使⽤中出现的问题
在简单宏定义的使⽤中，当替换⽂本所表⽰的字符串为⼀个表达式时，容易引起误解和误⽤。如下例：
1. 例1 #define N 2+2
2. void main()
3. {
4.    int a=N*N;
5.    printf(“%d”,a);
6. }
(1) 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?
(2) 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？
(3)解决办法：
1. /*将宏定义写成如下形式*/
2. #define N (2+2)
3. /*这样就可替换成(2+2)*(2+2)=16*/
2.2 带参数的宏定义出现的问题
在带参数的宏定义的使⽤中，极易引起误解。例如我们需要做个宏替换能求任何数的平⽅，这就需要使⽤参数，以便在程序中⽤实际参数来替换宏定义中的参数。⼀般学⽣容易写成如下形式：
1. #define area(x) x*x
2. /*这在使⽤中是很容易出现问题的，看如下的程序*/
3.
4. void main()
5. {
6.    int y = area(2+2);
7.    printf(“%d”,y);
8. }
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#define  area(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。看到这⾥，不禁要问，⽤宏定义这么⿇烦，这么容易出错，可不可以摒弃它，那让我们来看⼀下在C语⾔中⽤宏定义的好处吧。
如：
1. #include <iostream.h>
2. #define product(x)    x*x
3. int main()
4. {
5.    int i=3;
6.    int j,k;
7.    j = product(i++);
8.    cout<<"j="<<j<<endl;
9.    cout<<"i="<<i<<endl;
10.    k = product(++i);
11.    cout<<"k="<<k<<endl;
12.    cout<<"i="<<i<<endl;
13.    return 0;
14. }
依次输出结果：
j=9;i=5;k=49;i=7
3 宏定义的优点
(1)  ⽅便程序的修改
使⽤简单宏定义可⽤宏代替⼀个在程序中经常使⽤的常量，这样在将该常量改变时，不⽤对整个程序进⾏修改，只修改宏定义的字符串即可，⽽且当常量⽐较长时，我们可以⽤较短的有意义的标识符来写程序，这样更⽅便⼀些。我们所说的常量改变不是在程序运⾏期间改变，⽽是在编程期间的修改，举⼀个⼤家⽐较熟悉的例⼦，圆周率π是在数学上常⽤的⼀个值，有时我们会⽤3.14来表⽰，有时也会⽤
3.1415926等，这要看计算所需要的精度，如果我们编制的⼀个程序中要多次使⽤它，那么需要确定⼀个数值，在本次运⾏中不改变，但也许后来发现程序所表现的精度有变化，需要改变它的值，这就需要修改程序中所有的相关数值，这会给我们带来⼀定的不便，但如果使⽤宏定义，使⽤⼀个标识符来代替，则在修改时只修改宏定义即可，还可以减少输⼊ 3.1415926这样长的数值多次的情况，我们可以如此定义#define  pi  3.1415926，既减少了输⼊⼜便于修改，何乐⽽不为呢？
(2) 提⾼程序的运⾏效率
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，甚⾄于只完成⼀点操作，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。
4 结语
本⽂对C语⾔中宏定义#define在使⽤时容易出现的问题进⾏了解析，并从C源程序处理过程的⾓度对#define的处理进⾏了分析，也对它的优点进⾏了阐述。只要能够理解宏展开的规则，掌握使⽤宏定义时，是在预处理阶段对源程序进⾏替换，只是⽤对应的字符串替换程序中出现的宏名，这样就可在正确使⽤的基础上充分享受使⽤宏定义带来的⽅便和效率了
⼆、define中的三个特殊符号：#，##，#@
1. #define Conn(x,y) x##y
2. #define ToChar(x) #@x
3. #define ToString(x) #x
(1)x##y表⽰什么？表⽰x连接y，举例说：
1. int n = Conn(123,456); /* 结果就是n=123456;*/
2. char* str = Conn("asdf", "adf"); /*结果就是 str = "asdfadf";*/
（2）再来看，其实就是给x加上单引号，结果返回是⼀个const char。举例说：
char a = ToChar(1)；结果就是a='1';
做个越界试验char a = ToChar(123)；结果就错了;
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
(3）最后看看#x，估计你也明⽩了，他是给x加双引号
char* str = ToString(123132)；就成了str="123132";
三、常⽤的⼀些宏定义
1 防⽌⼀个头⽂件被重复包含
1. #ifndef BODYDEF_H
2. #define BODYDEF_H
3.  //头⽂件内容
4.
5. #endif
2 得到指定地址上的⼀个字节或字
1. #define MEM_B( x ) ( *( (byte *) (x) ) )
2. #define MEM_W( x ) ( *( (word *) (x) ) )
⽤法如下：
1. #include <iostream>
2. #include <windows.h>
3.
4. #define MEM_B(x) (*((byte*)(x)))
5. #define MEM_W(x) (*((WORD*)(x)))
6.
7. int main()
8. {
9.    int bTest = 0x123456;
10.
11.    byte m = MEM_B((&bTest));/*m=0x56*/
12.    int n = MEM_W((&bTest));/*n=0x3456*/
13.
14.    return 0;
15. }
3 得到⼀个field在结构体(struct)中的偏移量
1. #define OFFSETOF( type, field ) ( (size_t) &(( type *) 0)-> field )
请参考⽂章：详解写宏定义：得到⼀个field在结构体（struct type）中的偏移量。
4 得到⼀个结构体中field所占⽤的字节数
1. #define FSIZ( type, field ) sizeof( ((type *) 0)->field )
5 得到⼀个变量的地址（word宽度）
1. #define B_PTR( var ) ( (byte *) (void *) &(var) )
2. #define W_PTR( var ) ( (word *) (void *) &(var) )
6 将⼀个字母转换为⼤写
1. #define UPCASE( c ) ( ((c) >= ''a'' && (c) <= ''z'') ? ((c) - 0x20) : (c) )
7 判断字符是不是10进值的数字
1. #define DECCHK( c ) ((c) >= ''0'' && (c) <= ''9'')
8 判断字符是不是16进值的数字
1. #define HEXCHK( c ) ( ((c) >= ''0'' && (c) <= ''9'') ||((c) >= ''A'' && (c) <= ''F'') ||((c) >= ''a'' && (c) <= ''f'') ) 9 防⽌溢出的⼀个⽅法
1. #define INC_SAT( val ) (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val))
10 返回数组元素的个数
1. #define ARR_SIZE( a ) ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) )
11 使⽤⼀些宏跟踪调试
ANSI标准说明了五个预定义的宏名。它们是：
1. _LINE_ /*(两个下划线)，对应%d*/
2. _FILE_ /*对应%s*/
3. _DATE_ /*对应%s*/
4. _TIME_ /*对应%s*/

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