c语⾔宏定义详解
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：
#define<；宏名>  <；字符串>
例：#define PI 3.1415926
(2) 带参数的宏定义
#define<；宏名>(<；参数表>)<；宏体>
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：
例1 #define N 2+2
void main()
{
int a=N*N;
printf(“%d”,a);
}
(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：
/*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*/
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：
#define area(x) x*x
/*这在使⽤中是很容易出现问题的，看如下的程序*/
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 #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：
#include <iostream.h>
#define product(x)    x*x
int main()
{
int i=3;
int j,k;
j = product(i++);
cout<<"j="<<j<<endl;
cout<<"i="<<i<<endl;
k = product(++i);
cout<<"k="<<k<<endl;
cout<<"i="<<i<<endl;
return 0;
}
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：#，##，#@
#define Conn(x,y) x##y
#define ToChar(x)#@x
#define ToString(x)#x
(1)x##y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";*/
（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
#ifndef BODYDEF_H
#define BODYDEF_H
//头⽂件内容
#endif
2 得到指定地址上的⼀个字节或字
#define MEM_B( x )(*((byte *)(x)))
#define MEM_W( x )(*((word *)(x)))
⽤法如下：
#include<iostream>
#include<windows.h>
#define MEM_B(x)(*((byte*)(x)))
#define MEM_W(x)(*((WORD*)(x)))
int main()
{
int bTest = 0x123456;
byte m = MEM_B((&bTest));/*m=0x56*/
int n = MEM_W((&bTest));/*n=0x3456*/
return 0;
}
3 得到⼀个field在结构体(struct)中的偏移量
#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
#define FSIZ( type, field )sizeof(((type *) 0)->field )
5 得到⼀个变量的地址（word宽度）
#define B_PTR( var )((byte *)(void*)&(var))
#define W_PTR( var )((word *)(void*)&(var))
6 将⼀个字母转换为⼤写
#define UPCASE( c )(((c)>=''a''&&(c)<=''z'')?((c)- 0x20):(c))
7 判断字符是不是10进值的数字
#define DECCHK( c )((c)>=''0''&&(c)<=''9'')
8 判断字符是不是16进值的数字
#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
#define INC_SAT( val )(val =((val)+1 >(val))?(val)+1 :(val))
10 返回数组元素的个数
#define ARR_SIZE( a )(sizeof((a))/sizeof((a[0])))
switch的用法c语言
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：
_LINE_ /*(两个下划线)，对应%d*/
_FILE_ /*对应%s*/
_DATE_ /*对应%s*/
_TIME_ /*对应%s*/
宏定义中do{ }while(0)
  　第⼀眼看到这样的宏时，觉得⾮常奇怪，为什么要⽤do……while(0)把宏定义的多条语句括起来？⾮常想知道这样定义宏的好处是什么，于是google、百度⼀下了。
  采⽤这种⽅式是为了防范在使⽤宏过程中出现错误，主要有如下⼏点：
  （1）空的宏定义避免warning:
  #define foo() do{}while(0)
  （2）存在⼀个独⽴的block，可以⽤来进⾏变量定义，进⾏⽐较复杂的实现。
  （3）如果出现在判断语句过后的宏，这样可以保证作为⼀个整体来是实现：
      #define foo(x) \
        action1(); \
      　action2();
    在以下情况下：
    if(NULL == pPointer)
        foo();
    就会出现action1和action2不会同时被执⾏的情况，⽽这显然不是程序设计的⽬的。
  （4）以上的第3种情况⽤单独的{}也可以实现，但是为什么⼀定要⼀个do{}while(0)呢，看以下代码：
      #define switch(x,y) {int tmp; tmp="x";x=y;y=tmp;}
      if(x>y)
        switch(x,y);
      else      //error, parse error before else
      otheraction();
    在把宏引⼊代码中，会多出⼀个分号，从⽽会报错。这对这⼀点，可以将if和else语句⽤{}括起来，可以避免分号错误。
  使⽤do{….}while(0) 把它包裹起来，成为⼀个独⽴的语法单元，从⽽不会与上下⽂发⽣混淆。同时因为绝⼤多数的编译器都能够识别do{…}while(0)这种⽆⽤的循环并进⾏优化，所以使⽤这种⽅法也不会导致程序的性能降低

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