分类： C/C++
2009-05-09 18:44:09
C语言＃define用法（转载）
一.#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，见图1。
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源程序 |
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预处理器 |
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修改后的源程序 |
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编译器 |
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汇编程序 |
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汇编器 |
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可重定位的目标程序 |
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连接器 |
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可执行的目标程序 |
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图1 C语言的编译过程 |
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文件找到并展开到#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。
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.
最近看com相关的资料，看到CCmdTarget实现com接口的时候，去读了一些宏的定义，在afxdisp.h头文件中
#define BEGIN_INTERFACE_PART(localClass, baseClass) \
class X##localClass : public baseClass \
本来这个宏定义很容易理解的，但是这里多出个X##，我真没见过这种用法，不晓得它是什么用意。
后来问了几个朋友也都不知道。
你知道么？
也许你也不知道～呵呵，最后我还是找到了相关的资料，解读了这个define，还顺便认识了另外两个不常用的define
#define Conn(x,y) x##y
#define ToChar(x)
#define ToString(x) #x
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";
怎么样，很神奇吧
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);结果是a='3';
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
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";
最后留几个小试验给大家去测测：
#define Dec(x,y) (x-y)
int n = Dec( A(123,1), 1230);
n = Conn(123, Conn(123,332) );
char* str = A("12", ToString( Dec(3,1));
结果会如何呢？ 嘿嘿嘿嘿~
三.
#define xxx() {}
标准C支持的
#define xxx() ({})
GCC新增的功能，主要为了防止宏展开出现问题，默认展开时是要加上一个;的，容易出问题。
CODE:
#define A(a,b,c) ({a=1;b+=1;c=3;a+b+c;})
#include
int main()
{
int a;
int b=1;
int c;
int d;
d=A(a,b,c);
printf("%d,%d,%d,%d\n",a,b,c,d);
return 0;
}
运行结果：
1,2,3,6
#define详解
1.1.#define的变体,即#ifndef，可以防止头头文件的重复引用
#ifdef和 #define组合,一般用于头文件中,用以实现防止多个文件对此同一个头文件的重复引用.
实际使用中,即使你的头文件暂时没有被多个文件所引用,为了增加程序可读性,移植性,健壮性等,还是最好都加上。
其用法一般为：
#ifndef <标识>
#define <标识>
......... // include or define sth.
#endif
<标识>在理论上来说可以是自由命名的，但每个头文件的这个“标识”都应该是唯一的。
标识的命名规则一般是头文件名全大写，前后加下划线，并把文件名中的“.”也变成下划线，如：stdio.h对应的就是:
#ifndef _STDIO_H_
#define _STDIO_H_
......... // include or define sth.
#endif
摘自网上例子如下:
chardev.h
#ifndef CHARDEV_H
#define CHARDEV_H
#include
#define MAJOR_NUM 100
例子中的chardev.h中,就用到了
#ifndef CHARDEV_H
#define CHARDEV_H
这样做之后,以后某个文件引用此头文件,就包含了#define CHARDEV_H
而其他文件如果再引用此头文件的话,编译器那么就会判断出来,已经define了CHARDEV_H,已经有其他文件引用了此文件,
可以发现重复引用头文件的问题了.
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1.2.#define的变体,即#ifdef，可以实现加入自己需要的模块(源文件)
[例子]
在源文件中加入
#ifdef MYSELF_H
#include "myself.c"
#endif
可以实现在源文件中加入myself.c的代码,将其实现的功能加进来, 即加入了myself模块
********************************************************************************
3. #define可以进行宏定义常量
3.1[解释]
可以对一些常见的变量,字符串等,进行宏定义,系统在编译期间,就会自动替换
如果不进行宏定义,一般如果此类变量,字符串等,需要修改,就需要对源文件中它们出现的地方一一修改,效率比较低,
而此种宏定义后,只需要修改一次,实现批量修改,效率较高.
而且有些数字或字符很麻烦,每次都要输入,就显得很繁琐,而且容易出错,而采取此宏定义,就很方便和易于维护.
[例子]
#define PI 3.1415926
[注意事项]
(1) 宏定义中的变量,约定俗成用大写,以此与小写的普通变量区分开来.当然如果你故意小写,也是合法的.
(2) #define的行尾,没有分号”;”,有些人不注意,会画蛇添足地加上.有些公司招聘时候的笔试,也会考察这个细节.
(3) 如果后面的宏定义中的变量和前面的有内在联系,那么后面的宏定义变量最好用前面的表示
[例子]
#define PI 3.1415926
#define RADIUS 5
而在表达该圆的面积的时候,就可以用下面的表示了:
#define AREA ((PI)*( RADIUS)*( RADIUS))
//此处加括号是为了避免后面提到的一种边界效应
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3.2[缺点]
宏定义有一些缺点:
(1) 无法对宏定义中的变量进行类型检查此缺点,是相对于const变量来说的
[define与const的区别的简单总结]
define定义的变量,是Compile-Time时期的变量,系统在编译时候,就将其全部替换,
而不会对其变量进行类型等属性检查,相对不是很安全,可能存在潜在的问题,而没有发现.
正因为其仅仅是编译时期替换,所以其定义的变量,是不会在运行时候分配内存的,不占用内存空间.
const定义的变量,是 Run-Time时期的变量,如果类型不匹配,系统在运行时候,
就会发现并提示或报错,对应的,const变量在运行时期,也是一种变量,系统会为其分配内存.
(2) 边界效应
A. 未加括号带来的边界效应
由于宏定义的时候,其各个分量未加括号,而在使用宏定义的时候,传递的参数是变量的表达式,
然后经过系统展开后,由于优先级的原因,导致其结果不是你所希望的.
[例子]
#define MUL(A,B) A*B
而在使用的时候,这样的调用:
int a=1,b=2,c=3,d=0;
d=MUL(a+b,c)
经过编译时候展开,就变成了
d=a+b*c
而不是我们所希望的
d=(a+b)*c
[解决办法]
其解决办法也很简单,就是给每个分量,都加上括号,就可以避免此类问题
即,在宏定义的时候,如此定义:
#define MUL(A,B) ((A)*(B))
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3.3.在define数据类型的时候, 未加括号带来的问题
在用define进行新的数据类型定义的时候,由于未加括号,会出现你所未预料到的结果.
此点其实就是上面说的边界效应,之所以将此点单独说一下,
是由于此点不是普通计算结果的问题,而是数据类型的问题,问题相对更严重.
[例子]
#define dPS struct s * //注意末尾无分号
当使用的时候,遇到:dPS p1,p2;
的时候,经过编译时候替换扩展,就变成了struct s* p1,p2;
而p2就不是我们所希望的s的指针类型了,而是一个普通的s数据结构类型的了.产生了边界效应.
对应的解决办法也很简单,就是,遇到此类新数据类型定义的时候,还是用typedef
将上述宏定义改为:
typedef struct s * tPS; // 注意末尾有分号
而后的使用:tPS p1,p2;
就正常了
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