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分类: C/C++

2011-08-02 10:22:30

     define是C语言中提供的宏定义命令,特点具有以下几条:

    (1)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。

    (2)用宏定义定义一个统一的函数,这样的话调用不用入栈出栈,对程序的执行速度大有好处。

    (3)对于多处用到的常量,用宏的话,不易错,而且容易修改。

    (4)对于定义宏"函数",它的"参数"一定要加括号,使用宏的时候,要小心使用 ++ -- 等.

  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。

  源程序

  预处理器

  修改后的源程序

  编译器

  汇编程序

  汇编器

  可重定位的目标程序

  连接器

  可执行的目标程序

  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,一般认为在读该程序时,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

    注意:宏展开只是原封不动的替换,不会做任何工作。

  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。

  形式参数不能用带引号的字符串替换。

  但是,如果在替换文本中,参数名以#作为前缀则结果将被扩展为由 实际参数 替换 此实际参数的带引号的字符串。

  例如,可以将它与字符串连接运算结合起来编写一个调试打印宏:

  #define dprint(expr) printf(#expr “ = %/n”,expr)

  使用语句 dprint(x/y);

  调用宏时,该宏将被扩展为:printf(“x/y”“ = %/n”,x/y);

  其中的字符串被连接起来了,这样便等价于printf(“x/y = %/n”,x/y);

  在实际参数中,每个双引号“ 将被替换为 /” ;反斜杠/将被替换为//,因此替换后的字符串是合法的字符串常量。

  预处理运算符 ## 为宏扩展提供了一种连接实际参数的手段。如果替换文本中的参数与 ## 相邻,则该参数将被实际参数替换,##与前后的空白符将被删除,并对替换后的结果重新扫描。

  例如,下面定义的宏paste用于连接两个参数

  #define paste(front, back) front ## back

  因此,宏调用past(name,1)的结果将建立记号name1.

  c语言中没有swap这个函数,C语言不支持重载,也没有模版的概念,所以对于每一种类型,都要写出相应的swap,如

  intSwap (int *, int *);

  longSwap (long *, long *);

  stringSwap (char *, char *);

  宏定义swap(t,x,y)以交换t类型的两个参数(要使用程序块结构)。

  程序如下:

  #include

  #define SWAP(t,x,y) /

  {/

  temp = *y;/

  *y = *x;/

  *x = temp;/

  }

  main()

  {

  int a = 10, b = 5;

  SWAP(int,&a,&b)

  cout << a << endl << b<
  }

  用/换行,/的意思是说把下一行看作和这行是同一行.换行必须要反斜杠,而且/后面直接回车,不能有空格。

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