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2011-11-21 15:23:09
C语言的宏定义
写好C语言，漂亮的宏定义很重要，使用宏定义可以防止出错，提高可移植性，可读性，方便性 等等。下面列举一些成熟软件中常用得宏定义：
1，防止一个头文件被重复包含
#ifndef COMDEF_H
#define COMDEF_H
//头文件内容
#endif
2，重新定义一些类型，防止由于各种平台和编译器的不同，而产生的类型字节数差异，方便移植。
typedef unsigned char boolean; /* Boolean value type. */
typedef unsigned long int uint32; /* Unsigned 32 bit value */
typedef unsigned short uint16; /* Unsigned 16 bit value */
typedef unsigned char uint8; /* Unsigned 8 bit value */
typedef signed long int int32; /* Signed 32 bit value */
typedef signed short int16; /* Signed 16 bit value */
typedef signed char int8; /* Signed 8 bit value */
//下面的不建议使用
typedef unsigned char byte; /* Unsigned 8 bit value type. */
typedef unsigned short word; /* Unsinged 16 bit value type. */
typedef unsigned long dword; /* Unsigned 32 bit value type. */
typedef unsigned char uint1; /* Unsigned 8 bit value type. */
typedef unsigned short uint2; /* Unsigned 16 bit value type. */
typedef unsigned long uint4; /* Unsigned 32 bit value type. */
typedef signed char int1; /* Signed 8 bit value type. */
typedef signed short int2; /* Signed 16 bit value type. */
typedef long int int4; /* Signed 32 bit value type. */
typedef signed long sint31; /* Signed 32 bit value */
typedef signed short sint15; /* Signed 16 bit value */
typedef signed char sint7; /* Signed 8 bit value */
3，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) ) )
4，求最大值和最小值
#define MAX( x, y ) ( ((x) > (y)) ? (x) : (y) )
#define MIN( x, y ) ( ((x) < (y)) ? (x) : (y) )
5，得到一个field在结构体(struct)中的偏移量
#define FPOS( type, field ) \
/*lint -e545 */ ( (dword) &(( type *) 0)-> field ) /*lint +e545 */
6,得到一个结构体中field所占用的字节数
#define FSIZ( type, field ) sizeof( ((type *) 0)->field )
7，按照LSB格式把两个字节转化为一个Word
#define FLIPW( ray ) ( (((word) (ray)[0]) * 256) + (ray)[1] )
8，按照LSB格式把一个Word转化为两个字节
#define FLOPW( ray, val ) \
(ray)[0] = ((val) / 256); \
(ray)[1] = ((val) & 0xFF)
9，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) )
10，得到一个字的高位和低位字节
#define WORD_LO(***) ((byte) ((word)(***) & 255))
#define WORD_HI(***) ((byte) ((word)(***) >> 8))
11，返回一个比X大的最接近的8的倍数
#define RND8( x ) ((((x) + 7) / 8 ) * 8 )
12，将一个字母转换为大写
#define UPCASE( c ) ( ((c) >= 'a' && (c) <= 'z') ? ((c) - 0x20) : (c) )
13，判断字符是不是10进值的数字
#define DECCHK( c ) ((c) >= '0' && (c) <= '9')
14，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') )
15，防止溢出的一个方法
#define INC_SAT( val ) (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val))
16，返回数组元素的个数
#define ARR_SIZE( a ) ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) )
17，返回一个无符号数n尾的值MOD_BY_POWER_OF_TWO(X,n)=X%(2^n)
#define MOD_BY_POWER_OF_TWO( val, mod_by ) \
( (dword)(val) & (dword)((mod_by)-1) )
18，对于IO空间映射在存储空间的结构，输入输出处理
#define inp(port) (*((volatile byte *) (port)))
#define inpw(port) (*((volatile word *) (port)))
#define inpdw(port) (*((volatile dword *)(port)))
#define outp(port, val) (*((volatile byte *) (port)) = ((byte) (val)))
#define outpw(port, val) (*((volatile word *) (port)) = ((word) (val)))
#define outpdw(port, val) (*((volatile dword *) (port)) = ((dword) (val)))
19,使用一些宏跟踪调试
A N S I标准说明了五个预定义的宏名。它们是：
_LINE_
_FILE_
_DATE_
_TIME_
_STDC_
如果编译不是标准的，则可能仅支持以上宏名中的几个，或根本不支持。记住编译程序
也许还提供其它预定义的宏名。
_LINE_及_FILE_宏指令在有关#line的部分中已讨论，这里讨论其余的宏名。
_DATE_宏指令含有形式为月/日/年的串，表示源文件被翻译到代码时的日期。
源代码翻译到目标代码的时间作为串包含在_TIME_中。串形式为时：分：秒。
如果实现是标准的，则宏_STDC_含有十进制常量1。如果它含有任何其它数，则实现是
非标准的。
可以定义宏，例如:
当定义了_DEBUG，输出数据信息和所在文件所在行
#ifdef _DEBUG
#define DEBUGMSG(msg,date) printf(msg);printf(“%d%d%d”,date,_LINE_,_FILE_)
#else
#define DEBUGMSG(msg,date)
#endif
20，宏定义防止使用是错误
用小括号包含。
例如：#define ADD(a,b)(a+b)
用do{}while(0)语句包含多语句防止错误
例如：#difne DO(a,b) a+b;\
a++;
应用时：if(….)
DO(a,b); //产生错误
else
=================================
#define wait_event(wq,condition) \
do{ \
if(condition) \
break; \
__wait_event(wq,condition); \
}while(0)
下面是解释：
假设有这样一个宏定义
#define macro(condition) \
if(condition) dosomething();
现在在程序中这样使用这个宏：
if(temp)
macro(i);
else
doanotherthing();
一切看起来很正常，但是仔细想想。这个宏会展开成：
if(temp)
if(condition) dosomething();
else
doanotherthing();
这时的else不是与第一个if语句匹配，而是错误的与第二个if语句进行了匹配，编译通过了，但是运行的结果一定是错误的。
为了避免这个错误，我们使用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
C中的可变参数研究
一． 何谓可变参数
int printf(const char* format, ...);
这是使用过C语言的人所再熟悉不过的printf函数原型，它的参数中就有固定参数format和可变参数（用”…”表示）. 而我们又可以用各种方式来调用printf,如:
printf("%d",value);
printf("%s",str);
printf("the number is %d ,string is:%s", value, str);
二. 实现原理
C语言用宏来处理这些可变参数。这些宏看起来很复杂，其实原理挺简单，就是根据参数入栈的特点从最靠近第一个可变参数的固定参数开始，依次获取每个可变参数的地址。下面我们来分析这些宏。在VC中的stdarg.h头文件中，针对不同平台有不同的宏定义，我们选取X86平台下的宏定义：
typedef char *va_list;
/*把va_list被定义成char*，这是因为在我们目前所用的PC机上，字符指针类型可以用来存储内存单元地址。而在有的机器上va_list是被定义成void*的*/
#define _INTSIZEOF(n) ( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )
/*_INTSIZEOF(n)宏是为了考虑那些内存地址需要对齐的系统，从宏的名字来应该是跟sizeof(int)对齐。一般的sizeof(int)=4，也就是参数在内存中的地址都为4的倍数。比如，如果sizeof(n)在1－4之间，那么_INTSIZEOF(n)＝4；如果sizeof(n)在5－8之间，那么_INTSIZEOF(n)=8。*/
#define va_start(ap,v)( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) )
/*va_start的定义为 &v+_INTSIZEOF(v) ,这里&v是最后一个固定参数的起始地址，再加上其实际占用大小后，就得到了第一个可变参数的起始内存地址。所以我们运行va_start(ap, v)以后,ap指向第一个可变参数在的内存地址*/
#define va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )
/*这个宏做了两个事情，
①用用户输入的类型名对参数地址进行强制类型转换，得到用户所需要的值
②计算出本参数的实际大小，将指针调到本参数的结尾，也就是下一个参数的首地址，以便后续处理。*/
#define va_end(ap) ( ap = (va_list)0 )
/*x86平台定义为ap=(char*)0;使ap不再 指向堆栈,而是跟NULL一样.有些直接定义为((void*)0),这样编译器不会为va_end产生代码,例如gcc在linux的x86平台就是这样定义的. 在这里大家要注意一个问题:由于参数的地址用于va_start宏,所以参数不能声明为寄存器变量或作为函数或数组类型. */
以下再用图来表示:
在VC等绝大多数C编译器中，默认情况下，参数进栈的顺序是由右向左的，因此，参数进栈以后的内存模型如下图所示：最后一个固定参数的地址位于第一个可变参数之下，并且是连续存储的。
|——————————————————————————|
|最后一个可变参数 | ->高内存地址处
|——————————————————————————|
...................
|——————————————————————————|
|第N个可变参数 | ->va_arg(arg_ptr,int)后arg_ptr所指的地方,
| | 即第N个可变参数的地址。
|——————————————— |
………………………….
|——————————————————————————|
|第一个可变参数 | ->va_start(arg_ptr,start)后arg_ptr所指的地方
| | 即第一个可变参数的地址
|——————————————— |
|———————————————————————— ——|
| |
|最后一个固定参数 | -> start的起始地址
|—————————————— —| .................
|—————————————————————————— |
| |
|——————————————— |-> 低内存地址处
三. printf 研究
下面是一个简单的printf函数的实现，参考了中的156页的例子，读者可以结合书上的代码与本文参照。
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
void myprintf(char* fmt, ...) //一个简单的类似于printf的实现，//参数必须都是int 类型
{
char* pArg=NULL; //等价于原来的va_list
char c;
pArg = (char*) &fmt; //注意不要写成p = fmt !!因为这里要对//参数取址，而不是取值
pArg += sizeof(fmt); //等价于原来的va_start
do
{
c =*fmt;
if (c != '%')
{
putchar(c); //照原样输出字符
}
else
{
//按格式字符输出数据
switch(*++fmt)
{
case 'd':
printf("%d",*((int*)pArg));
break;
case 'x':
printf("%#x",*((int*)pArg));
break;
default:
break;
}
pArg += sizeof(int); //等价于原来的va_arg
}
++fmt;
}while (*fmt != '\0');
pArg = NULL; //等价于va_end
return;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
int i = 1234;
int j = 5678;
myprintf("the first test:i=%d",i,j);
myprintf("the secend test:i=%d; %x;j=%d;",i,0xabcd,j);
system("pause");
return 0;
}
在intel+win2k+vc6的机器执行结果如下：
the first test:i=1234
the secend test:i=1234; 0xabcd;j=5678;
四. 应用
求最大值:
#include //不定数目参数需要的宏
int max(int n,int num,...)
{
va_list x;//说明变量x
va_start(x,num);//x被初始化为指向num后的第一个参数
int m=num;
for(int i=1;i {
//将变量x所指向的int类型的值赋给y,同时使x指向下一个参数
int y=va_arg(x,int);
if(y>m)m=y;
}
va_end(x);//清除变量x
return m;
}
main()
{
printf("%d,%d",max(3,5,56),max(6,0,4,32,45,533));
}
