C 巨集定義詳解

2021-07-30 21:08:53 字數 3935 閱讀 6725

一、#define的基本用法

#define是c語言中提供的巨集定義命令，其主要目的是為程式設計師在程式設計時提供一定的方便，並能在一定程度上提高程式的執行效率，但學生在學習時往往不能 理解該命令的本質，總是在此處產生一些困惑，在程式設計時誤用該命令，使得程式的執行與預期的目的不一致，或者在讀別人寫的程式時，把執行結果理解錯誤，這對 c語言的學習很不利。

1　#define命令剖析

1.1   #define的概念

#define命令是c語言中的乙個巨集定義命令，它用來將乙個識別符號定義為乙個字串，該識別符號被稱為巨集名，被定義的字串稱為替換文字。

該命令有兩種格式：一種是簡單的巨集定義，另一種是帶引數的巨集定義。

(1)簡單的巨集定義：

#define 《巨集名》　　《字串》


例： #define pi 3.1415926
(2) 帶引數的巨集定義

#define 《巨集名》 (《參數列》) 《巨集體》


例： #define a(x) x
乙個識別符號被巨集定義後，該識別符號便是乙個巨集名。這時，在程式中出現的是巨集名，在該程式被編譯前，先將巨集名用被定義的字串替換，這稱為巨集替換，替換後才進行編譯，巨集替換是簡單的替換。

1.2 巨集替換發生的時機

為了能夠真正理解#define的作用，讓我們來了解一下對c語言源程式的處理過程。當我們在乙個整合的開發環境如turbo c中將編寫好的源程式進行編譯時，實際經過了預處理、編譯、彙編和連線幾個過程。其中預處理器產生編譯器的輸出，它實現以下的功能：

（1）檔案包含

可以把源程式中的#include 擴充套件為檔案正文，即把包含的.h檔案找到並展開到#include 所在處。

（2）條件編譯

預處理器根據#if和#ifdef等編譯命令及其後的條件，將源程式中的某部分包含進來或排除在外，通常把排除在外的語句轉換成空行。

（3）巨集展開

預處理器將源程式檔案中出現的對巨集的引用展開成相應的巨集 定義，即本文所說的#define的功能，由預處理器來完成。

經過預處理器處理的源程式與之前的源程式有所有不同，在這個階段所進行的工作只是純粹的替換與展開，沒有任何計算功能，所以在學習#define命令時只要能真正理解這一點，這樣才不會對此命令引起誤解並誤用。

2　#define使用中的常見問題解析

2.1 簡單巨集定義使用中出現的問題

在簡單巨集定義的使用中，當替換文字所表示的字串為乙個表示式時，容易引起誤解和誤用。如下例：

例1 #define n 2+2


void main()
(1) 出現問題：

在此程式中存在著巨集定義命令，巨集n代表的字串是2+2，在程式中有對巨集n的使用，一般同學在讀該程式時，容易產生的問題是先求解n為2＋2＝4，然後在程式中計算a時使用乘法，即n*n=4*4=16,其實該題的結果為8，為什麼結果有這麼大的偏差?

(2) 問題解析：

如1節所述，巨集展開是在預處理階段完成的，這個階段把替換文字只是看作乙個字串，並不會有任何的計算發生，在展開時是在巨集n出現的地方 只是簡單地使用串2＋2來代替n，並不會增添任何的符號，所以對該程式展開後的結果是a=2+2*2+2，計算後=8，這就是巨集替換的實質，如何寫程式才能完成結果為16的運算呢？

(3)解決辦法：

/*將巨集定義寫成如下形式*/


#define n (2+2)


/*這樣就可替換成(2+2)*(2+2)=16*/
2.2 帶引數的巨集定義出現的問題

在帶引數的巨集定義的使用中，極易引起誤解。例如我們需要做個巨集替換能求任何數的平方，這就需要使用引數，以便在程式中用實際引數來替換巨集定義中的引數。一般學生容易寫成如下形式：

#define area(x) x*x


/*這在使用中是很容易出現問題的，看如下的程式*/


void main()
按理說給的引數是2+2，所得的結果應該為4*4=16，但是錯了，因為該程式的實際結果為8，仍然是沒能遵循純粹的簡單替換的規則，又是先計算再替換 了，在這道程式裡，2+2即為area巨集中的引數，應該由它來替換巨集定義中的x，即替換成2+2*2+2=8了。那如果遵循(1)中的解決辦法，把2+2 括起來，即把巨集體中的x括起來，是否可以呢？#define area(x) (x)*(x)，對於area(2+2)，替換為(2+2)*(2+2)=16，可以解決，但是對於area(2+2)/area(2+2)又會怎麼樣呢，有的學生一看到這道題馬上給出結果，因為分子分母一樣，又錯了，還是忘了遵循先替換再計算的規則了，這道題替換後會變為 (2+2)*(2+2)/(2+2)*(2+2)即4*4/4*4按照乘除運算規則，結果為16/4*4=4*4=16，那應該怎麼呢？解決方法是在整個巨集體上再加乙個括號，即#define   area(x) ((x)*(x))，

不要覺得這沒必要，沒有它，是不行的。

要想能夠真正使用好巨集定義，那麼在讀別人的程式時，一定要記住先將程式中對巨集的使用全部替換成它所代表的字串，不要自作主張地新增任何其他符號，完全展開後再進行相應的計算，就不會寫錯執行結果。

如果是自己程式設計使用巨集替換，則在使用簡單巨集定義時，當字串中不只乙個符號時，加上括號表現出優先順序，如果是帶引數的巨集定義，則要給巨集體中的每個引數加上括號，並在整個巨集體上再加乙個括號。看到這裡，不禁要問，用巨集定義這麼麻煩，這麼容易出錯，可不可以摒棄它， 那讓我們來看一下在c語言中用巨集定義的好處吧。

如：

#include #define product(x)    x*x


int main()
3 得到乙個field在結構體(struct)中的偏移量

#define offsetof( type, field ) ( (size_t) &(( type *) 0)-> field )
請參考文章：詳解寫巨集定義：得到乙個field在結構體（struct type）中的偏移量。

4 得到乙個結構體中field所占用的位元組數 

#define fsiz( type, field ) sizeof( ((type *) 0)->field )
5 得到乙個變數的位址（word寬度） 

#define b_ptr( var ) ( (byte *) (void *) &(var) ) 


#define w_ptr( var ) ( (word *) (void *) &(var) )
6 將乙個字母轉換為大寫

#define upcase( c ) ( ((c) >= ''a'' && (c) <= ''z'') ? ((c) - 0x20) : (c) )
7 判斷字元是不是10進值的數字

#define decchk( c ) ((c) >= ''0'' && (c) <= ''9'')
8 判斷字元是不是16進值的數字 

#define hexchk( c ) ( ((c) >= ''0'' && (c) <= ''9'') ||((c) >= ''a'' && (c) <= ''f'') ||((c) >= ''a'' && (c) <= ''f'') )
9 防止溢位的乙個方法

#define inc_sat( val ) (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val))
10 返回陣列元素的個數

#define arr_size( a ) ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) )
11 使用一些巨集跟蹤除錯

ansi標準說明了五個預定義的巨集名。它們是： 

_line_ /*(兩個下劃線)，對應%d*/

_file_ /*對應%s*/

_date_ /*對應%s*/

_time_ /*對應%s*/

C 巨集定義詳解

一 define的基本用法 define是c語言中提供的巨集定義命令，其主要目的是為程式設計師在程式設計時提供一定的方便，並能在一定程度上提高程式的執行效率，但學生在學習時往往不能 理解該命令的本質，總是在此處產生一些困惑，在程式設計時誤用該命令，使得程式的執行與預期的目的不一致，或者在讀別人寫的程...

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