【C语言学习】带参宏定义（二）

带参宏在我们的嵌入式编程中使用得非常多，其定义如下：

define 标识符(参数列表) 字符序列

其中参数列表中的参数之间用逗号分隔，字符序列中应包含参数表中的参数。在定义带参数的宏时，宏名标识符与左圆括号之间不允许有空白符，应紧接在一起，否则变成了无参数的宏定义。

并且，字符序列与其每一个参数必须用括号扩起来，否则该宏定义可能会产生二义性 。下面举个简单的例子，定义一个求平方的宏函数：

#include <stdio.h>
#define SQUARE(a) a*a // 不严谨的写法
int main(void)
{
  int x = 5;
  int res = 0;
  res = SQUARE(x+2);
  printf("res = %d\n", res);
  return 0;
}

输出结果如下：

image
res变量的输出结果为17，与我们期望的res = 49;相差甚远！这就是因为我们不给字符序列中的宏参数加括号的原因，产生了歧义。程序生成可执行程序之前的预处理过程中把SQUARE(x+2)替换成了x+2*x+2，因此当x=5时res的结果为17。我们可以使用命令gcc -E hello.c -o hello.i进行预处理，然后查看经过预处理得到的文件hello.i的内容，hello.i里的内容如下：
VbOqwF.md.png
hello.i里的内容与我们上面分析的一致！关于C程序的编译原理可查看往期笔记：【C语言笔记】C语言编译的过程关于windows系统下使用gcc编译器的方法可参考往期笔记：【C语言笔记】使用notepad++、MinGW来开发C程序

以上程序严谨的求平方的宏函数的定义如下：

#include <stdio.h>
#define SQUARE(a) ((a)*(a)) // 严谨的做法
int main(void)
{
  int x = 5;
  int res = 0;
  res = SQUARE(x+2);
  printf("res = %d\n", res);
  return 0;
}

程序输出结果如下：

image
可见，这才是我们要的正确结果。

带参宏到底有多重要，看看TI的一些官方例程就知道，其把很多算法使用带参宏封装起来，用户就可以很方便的使用。

带参宏—— clarke变换算法：

[图片上传失败...(image-37213e-1567069431497)]

带参宏—— PI调节器算法：

image

这些.h文件都使用宏来封装各种算法：

image

同样，ST官方固件库中也大量使用带参宏：

image
image
image
可见带参宏定义的重要性！除此之外，通过以上宏定义，可发现很多宏定义分行时，其行后都加上反斜杠\进行分隔，这也是需要注意的细节。

带参宏与函数的区别

查看以上带参宏，我们发现带参宏似乎与函数似乎长得很像，它们之间有什么区别和联系呢？TI为什么要使用宏来对一些算法进行封装呢，难道使用函数来封装不可以吗？答案是可以的：

VbjIbT.md.png
TI也说了，使用者可以很方便地把这些算法宏转换成一些函数。换句话说就是你可以使用宏定义，也可以使用函数。那么，什么时候封装成宏定义比较好，什么时候封装成函数比较好呢？

以下内容参考文章：
http://blog.sina.com.cn/s/blog_861912cd0100tc94.html
下面，先看一下带参宏与函数的一些区别，举个例子，比较两个数或者表达式大小：

（1）带参宏的方式：

#define MAX(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))

（2）函数封装的方式：

int max(int a, int b)
{
　　return (a > b ? a : b);
}

很显然，我们不会选择用函数来完成这个任务，原因有两个：

（1）首先，函数调用会带来额外的开销，它需要开辟一片栈空间，记录返回地址，将形参压栈，从函数返回还要释放堆栈。这种开销不仅会降低代码效率，而且代码量也会大大增加，而使用宏定义则在代码规模和速度方面都比函数更胜一筹；

（2）其次，函数的参数必须被声明为一种特定的类型，所以它只能在类型合适的表达式上使用，我们如果要比较两个浮点型的大小，就不得不再写一个专门针对浮点型的比较函数。反之，上面的那个宏定义可以用于整形、长整形、单浮点型、双浮点型以及其他任何可以用“>”操作符比较值大小的类型，也就是说，宏是与类型无关的。

除此之外，宏与函数的不同点还有：宏是在预处理阶段展开，占用的是编译时间，函数实在程序运行时调用的，占用的是程序运行的时间；宏参数没有类型说明，也没有返回值的概念。

和使用函数相比，使用宏的不利之处在于每次使用宏时，一份宏定义代码的拷贝都会插入到程序中。除非宏非常短，否则使用宏会大幅度增加程序的长度。

还有一些任务根本无法用函数实现，但是用宏定义却很好实现。比如参数类型没法作为参数传递给函数，但是可以把参数类型传递给带参的宏。

看下面的例子：

#define MALLOC（n, type）\
　　（(type *) malloc（（n）* sizeof（type）））

利用这个宏，我们就可以为任何类型分配一段我们指定的空间大小，并返回指向这段空间的指针。我们可以观察一下这个宏确切的工作过程：

int *ptr;
ptr = MALLOC(5, int);

将这宏展开以后的结果：

ptr = (int *)malloc((5) * sizeof(int));

这个例子是宏定义的经典应用之一，完成了函数不能完成的功能，但是宏定义也不能滥用，通常，如果相同的代码需要出现在程序的几个地方，更好的方法是把它实现为一个函数。

宏的缺点

• 宏可能会大幅度增加程序的长度。
• 宏是没法调试的。
• 宏由于与类型无关，也就不够严谨。
• 宏可能会带来运算符的优先级问题，即二义性。

以上就是关于带参宏的一些总结，如有错误，欢迎指出！

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