C語言之巨集定義

巨集定義是c提供的三種預處理功能的其中一種，這三種預處理包括：巨集定義、檔案包含、條件編譯。

1.不帶引數的巨集定義：

巨集定義又稱為巨集代換、巨集替換，簡稱「巨集」。　　

格式：　　#define 識別符號字串　　

其中的識別符號就是所謂的符號常量，也稱為「巨集名」，字串可以是常數、表示式、格式串等。在編譯預處理時，對程式中所有出現的「巨集名」，都用巨集定義中的字串去代換，這稱為「巨集代換」或「巨集展開」。巨集定義是由源程式中的巨集定義命令完成的。巨集代換是由預處理程式自動完成的。

掌握"巨集"概念的關鍵是「換」。一切以換為前提、做任何事情之前先要換，準確理解之前就要「換」。即在對相關命令或語句的含義和功能作具體分析之前就要換：　　

例：　　#define pi 3.1415926 　　

把程式中出現的pi全部換成3.1415926 　　

說明：　　

（1）巨集名一般用大寫；　　

（2）使用巨集可提高程式的通用性和易讀性，減少不一致性，減少輸入錯誤和便於修改。例如：陣列大小常用巨集定義；　　

（3）預處理是在編譯之前的處理，而編譯工作的任務之一就是語法檢查，預處理不做語法檢查；　　

（4）巨集定義末尾不加分號；　

（5）巨集定義寫在函式的花括號外邊，作用域為其後的程式，通常在檔案的最開頭；　　

（6）可以用#undef命令終止巨集定義的作用域；　　

（7）巨集定義可以巢狀；　　

（8）字串" "中永遠不包含巨集；　　

（9）巨集定義不分配記憶體，變數定義分配記憶體；

（10）巨集定義不存在型別問題，它的引數也是無型別的。

2.帶引數的巨集定義（函式式巨集定義）：

除了一般的字串替換，還要做引數代換。若字串是表示式，我們稱之為函式式巨集定義。　　

格式：　　

#define 巨集名（參數列）字串

2.1 例如：#define s(a,b) a*b 　　

area=s(3,2)；第一步被換為area=a*b; ，第二步被換為area=3*2; 　　

類似於函式呼叫，有乙個啞實結合的過程：　　

（1）實參如果是表示式容易出問題　　#define s(r) r*r 　　area=s(a+b);第一步換為area=r*r;,第二步被換為area=a+b*a+b; 　　

正確的巨集定義是#define s(r) ((r)*(r)) 　　

（2）巨集名和引數的括號間不能有空格　　

（3）巨集替換只作替換，不做計算，不做表示式求解　　

（4）函式呼叫在編譯後程式執行時進行，並且分配記憶體。巨集替換在編譯前進行，不分配記憶體

（5）巨集的啞實結合不存在型別，也沒有型別轉換。　　

（6）函式只有乙個返回值，利用巨集則可以設法得到多個值

（7）巨集展開使源程式變長，函式呼叫不會

（8）巨集展開不佔執行時間，只佔編譯時間，函式呼叫佔執行時間（分配記憶體、保留現場、值傳遞、返回值）

2.2 下面比較函式式巨集定義和普通函式的區別：

函式式巨集定義：#define max(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))

普通函： max(a,b)

（1）函式式巨集定義的引數沒有型別，預處理器只負責做形式上的替換，而不做引數型別檢查，所以傳參時要格外小心。

（2）呼叫真正函式的**和呼叫函式式巨集定義的**編譯生成的指令不同。

如果max是個普通函式，那麼它的函式體return a > b ? a : b; 要編譯生成指令，**中出現的每次呼叫也要編譯生成傳參指令和call指令。而如果max是個函式式巨集定義，這個巨集定義本身倒不必編譯生成指令，但是**中出現的每次呼叫編譯生成的指令都相當於乙個函式體，而不是簡單的幾條傳參指令和call指令。所以，使用函式式巨集定義編譯生成的目標檔案會比較大。

（3）函式式巨集定義要注意格式，尤其是括號。

如果上面的函式式巨集定義寫成 #define max(a, b) (a>b?a:b)，省去內層括號，則巨集展開就成了k = (i&0x0f>j&0x0f?i&0x0f:j&0x0f)，運算的優先順序就錯了。同樣道理，這個巨集定義的外層括號也是不能省的。若函式中是巨集替換為 ++max(a,b)，則巨集展開就成了 ++(a)>(b)?(a):(b)，運算優先順序也是錯了。

（4）若函式引數為表示式，則普通函式的呼叫與函式式巨集定義的替換過程是不一樣的。

普通函式呼叫時先求實參表示式的值再傳給形參，如果實參表示式有side effect，那麼這些sideeffect只發生一次。例如max(++a, ++b)，如果max是普通函式，a和b只增加一次。但如果max函式式巨集定義，則要展開成k = ((++a)>(++b)?(++a):(++b))，a和b就不一定是增加一次還是兩次了。所以若引數是表示式，替換函式式巨集定義時一定要仔細看好。

（5）函式式巨集定義往往會導致較低的**執行效率：

#define max(a, b) ((a)>(b)?(a):(b))
int a = ;
int max(int
n)int main(void
)

若是普通函式，則通過遞迴，可取的最大值，時間複雜度為o（n）。但若是函式式巨集定義，則巨集展開為( a[n]>max(n-1)?a[n]:max(n-1) )，其中max(n-1)被呼叫了兩遍，這樣依此遞迴下去，時間複雜度會很高。

儘管函式式巨集定義和普通函式相比有很多缺點，但只要小心使用還是會顯著提高**的執行效率，畢竟省去了分配和釋放棧幀、傳參、傳返回值等一系列工作，因此那些簡短並且被頻繁呼叫的函式經常用函式式巨集定義來代替實現。

3.巨集定義其他冷門、重點知識

#define用法　　

3.1 用無參巨集定義乙個簡單的常量　　

#define len 12 　　這個是最常見的用法，但也會出錯。　　

比如下面幾個知識點你會嗎？可以看下：　　

（1） #define name "zhangyuncong" 　　

程式中有"name"則，它會不會被替換呢？　　

（2） #define 0x abcd 　　可以嗎？也就是說，可不可以用把識別符號的字母替換成別的東西？　　

（3） #define name "zhang 　　這個可以嗎？　　

（4） #define name "zhangyuncong" 　　

程式中有上面的巨集定義，並且，程式裡有句：　　namelist這樣，會不會被替換成"zhangyuncong"list 　　

四個題答案都是十分明確的。　　

第乙個，""內的東西不會被巨集替換。這一點應該大都知道。　　

第二個，巨集定義前面的那個必須是合法的使用者識別符號　　

第三個，巨集定義也不是說後面東西隨便寫，不能把字串的兩個""拆開。　　

第四個：只替換識別符號，不替換別的東西。namelist整體是個識別符號，而沒有name識別符號，所以不替換。

也就是說，這種情況下記住：#define 第一位置第二位置　　

（1）不替換程式中字串裡的東西。　　

（2）第一位置只能是合法的識別符號（可以是關鍵字）　　

（3）第二位置如果有字串，必須把""配對。　　

（4）只替換與第一位置完全相同的識別符號　　

還有就是老生常談的話：記住這是簡單的替換而已，不要在中間計算結果，一定要替換出表示式之後再算。　　

3.2 帶參巨集一般用法　　

比如#define max(a,b) ((a)>(b)?(a):(b)) 　　

則遇到max(1+2,value)則會把它替換成：　　((1+2)>(value)?(1+2):(value)) 　　

注意事項和無參巨集差不多。　　但還是應注意　　

#define fun(a) "a" 　　則，輸入fun(345)會被替換成什麼？　　

其實，如果這麼寫，無論巨集的實參是什麼，都不會影響其被替換成"a"的命運。也就是說，""內的字元不被當成形參，即使它和一模一樣。　　那麼，你會問了，我要是想讓這裡輸入fun(345)它就替換成"345"該怎麼實現呢？請看下面關於#的用法　　

3.3 有參巨集定義中#的用法　　

#define str(str) #str 　　

#用於把巨集定義中的引數兩端加上字串的"" 　　

比如，這裡str(my#name)會被替換成"my#name" 　　

一般由任意字元都可以做形參，但以下情況會出錯：　　

str())這樣，編譯器不會把「)」當成str()的引數。　　

str(,)同上，編譯器不會把「,」當成str的引數。　　

str(a,b)如果實參過多，則編譯器會把多餘的引數捨去。（vc++2008為例）　　str((a,b))會被解讀為實參為：(a,b)，而不是被解讀為兩個實參，第乙個是(a第二個是b)。　　

3.4 有參巨集定義中##的用法　　

#define wide(str) l##str 　　則會將形參str的前面加上l 　　

比如：wide("abc")就會被替換成l"abc" 　　

如果有#define fun(a,b) vo##a##b() 　　

那麼fun(id ma,in)會被替換成void main() 　　

3.5 多行巨集定義：　　

#define doit(m,n) for(int i=0;i

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