C之宏定義（十九）

        我們?cè)?C 語(yǔ)言中經(jīng)常會(huì)用到宏定義，那么我們今天就對(duì)宏做個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。#define 是預(yù)處理期處理的單元實(shí)體之一；它定義的宏可以出現(xiàn)在程序的任意位置；它定義之后的代碼都可以使用這個(gè)宏。

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        #define 定義的宏常量可以直接使用，其本質(zhì)為字面量。它與 const 定義的常量的區(qū)別是：const 修飾的常量本質(zhì)是變量，占用內(nèi)存；而字面量是不占用內(nèi)存的。我們來看看下面這幾個(gè)宏常量定義是否正確

#define ERROR -1
#define PATH1 "D:\test\test.c"
#define PATH2 D:\test\test.c
#define PATH3 D:\test\
test.c

int main()
{
    int err = ERROR;
    char* p1 = PATH1;
    char* p2 = PATH2;
    char* p3 = PATH3;
}

        我們分析下，前兩個(gè)肯定正確，第三種猜測(cè)是正確的，因?yàn)楹甓x只是簡(jiǎn)單的替換。第四種也是正確的，最后的 \ 我們看成是前面介紹的接續(xù)符。我們來單步編譯下，看看結(jié)果

C之宏定義（十九）

        我們看到單步編譯的時(shí)候，它沒出錯(cuò)。就是進(jìn)行簡(jiǎn)單的替換，我們?cè)偌由项^文件，進(jìn)行編譯。結(jié)果如下

C之宏定義（十九）

        我們看到編譯出錯(cuò)了，因?yàn)楹曛皇潜活A(yù)處理期處理，預(yù)處理期不會(huì)去檢查語(yǔ)法，所以會(huì)單步編譯通過。所以在編譯檢查語(yǔ)法的時(shí)候出錯(cuò)了。我們下來看個(gè)示例代碼，代碼如下

#include <stdio.h>

#define _SUM_(a, b) (a) + (b)
#define _MIN_(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b))
#define _DIM_(a) sizeof(a)/sizeof(*a)


int main()
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    int c[4] = {0};

    int s1 = _SUM_(a, b);
    int s2 = _SUM_(a, b) * _SUM_(a, b);
    int m = _MIN_(a++, b);
    int d = _DIM_(c);

    printf("s1 = %d\n", s1);
    printf("s2 = %d\n", s2);
    printf("m = %d\n", m);
    printf("d = %d\n", d);

    return 0;
}

        我們分析，第14行返回相加和，因而第19行打印 3；第15行返回加和的平方，因而第20行打印 9；第16行返回最小值，因而第21行打印 1；第17行返回的是數(shù)組的個(gè)數(shù)，所以第22行打印 4。我們看看編譯結(jié)果

C之宏定義（十九）

        結(jié)果跟我們分析的不太一樣，中間兩個(gè)不一樣。我們來單步編譯下，看看是什么樣的

C之宏定義（十九）

        我們看到它的 main 函數(shù)是這樣的，因而我們分析的是錯(cuò)的。那么在這塊我們是忽略了宏表達(dá)式和函數(shù)的差異，那么宏表達(dá)式有哪些特性呢？如下：a> 宏表達(dá)式被預(yù)處理器處理，編譯器不知道宏表達(dá)式的存在；b> 宏表達(dá)式用“實(shí)參”完全代替形參，不進(jìn)行任何運(yùn)算；c> 宏表達(dá)式?jīng)]有任何的“調(diào)用”開銷；d> 宏表達(dá)式中不能出現(xiàn)遞歸定義，如：#define _SUM_(n) ((n > 0) ? (_SUM_(n-1) + n) : 0)； int s = _SUM_(5);

        那么我們來思考下：宏定義的常量或表達(dá)式是否有作用域限制？我們來看看下面的代碼

#include <stdio.h>

void def()
{
    #define PI 3.1415926
    #define AREA(r) r * r * PI
}

double area(double r)
{
    return AREA(r);
}

int main()
{
    double r = area(5);

    printf("PI = %f\n", PI);
    printf("d = 5; a = %f\n", r);
    
    return 0;
}

        那么在 def 函數(shù)里定義的宏能否在 area 函數(shù)里使用呢？也就是說宏定義的作用域是否是具有函數(shù)作用域呢，我們來看看編譯結(jié)果

C之宏定義（十九）

        它并沒有報(bào)錯(cuò)，而是成功運(yùn)行。在這里我們注釋掉頭文件和打印語(yǔ)句，我們來單步編譯下，看看函數(shù)里是怎樣的？

C之宏定義（十九）

        明顯在 area 函數(shù)里直接展開宏，也就是說宏定義的常量沒有作用域的限制。我們?cè)賮砜纯?C 語(yǔ)言中強(qiáng)大的內(nèi)置宏

C之宏定義（十九）

        我們利用內(nèi)置宏編寫析下面的代碼，代碼如下：

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

#define MALLOC(type, x) (type*)malloc(sizeof(type)*x)

#define FREE(p) (free(p), p=NULL)

#define LOG(s) printf("[%s] {%s:%d} %s \n", __DATE__, __FILE__, __LINE__, s)

#define FOREACH(i, m) for(i=0; i<m; i++)
#define BEGIN {
#define END   }

int main()
{
    int x = 0;
    int* p = MALLOC(int, 5);
    
    LOG("Begin to run main code...");
    
    FOREACH(x, 5)
    BEGIN
        p[x] = x;
    END
    
    FOREACH(x, 5)
    BEGIN
        printf("%d\n", p[x]);
    END
    
    FREE(p);
    
    LOG("End");
    
    return 0;
}

        我們?cè)诘?行定義 MALLOC 為申請(qǐng)堆空間并用指針來存儲(chǔ)地址，第6行利用之前學(xué)習(xí)的逗號(hào)表達(dá)式來釋放申請(qǐng)到的指針。第8行則是利用內(nèi)置宏定義 LOG 打印信息，第10-12行分別定義 for 循環(huán)和{ }。我們來看看編譯后打印的結(jié)果

C之宏定義（十九）

        我們看到內(nèi)置宏是如此的強(qiáng)大，目前在 C 語(yǔ)言中是利用函數(shù)辦不到來打印文件名和行數(shù)信息的。通過對(duì)宏定義的學(xué)習(xí)，總結(jié)如下：1、預(yù)處理期直接對(duì)宏進(jìn)行文本替換，宏使用時(shí)的參數(shù)不會(huì)進(jìn)行求值和運(yùn)算；2、預(yù)處理期不會(huì)對(duì)宏定義進(jìn)行語(yǔ)法檢查，宏定義出現(xiàn)的緣分錯(cuò)誤只能被編譯器檢測(cè)；3、宏定義的效率高于函數(shù)調(diào)用但會(huì)帶來一定的副作用。后面我們會(huì)繼續(xù)對(duì) C 語(yǔ)言的學(xué)習(xí)。

         歡迎大家一起來學(xué)習(xí) C 語(yǔ)言，可以加我QQ：243343083。

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