C进阶3：宏定义

1. 宏定义是什么？

宏是用来表示一段代码的标识符。

宏也是标识符，也要满足标识符的规则。但通常习惯使用大写字母和下划线命名。

2. 宏定义怎么用？

宏定义通常有三种用法：

1. 当作常量使用。
2. 当作函数使用。
3. 编译预处理。

2.1 宏定义常量

2.1.1 预定义宏

ANSI C标准定义有些定义好的宏定义，称为预定义宏。这些宏定义以双下划线__开头结尾。

No.	预定义宏	作用
1	__LINE__	当前所在文件的行号
2	__FILE__	表示当前源文件
3	__DATE__	文件被编译的日期
4	__TIME__	文件被编译的时间

• 示例

  printf("%s:%d",__FILE__,__LINE__);
  printf("%s:%s",__DATE__,__TIME__);
  

• 试一试
  多执行几次，多编译几次查看效果

2.1.2 自定义宏

除了使用标准定义的宏，可以使用#define指令用来定义一个宏。

• 语法

  #define 标识符 值
  

• 示例

  #define PI 3.1415926
  

• 说明
  • 注意没有结尾的分号，因为不是C的语句。
  • 名字必须是一个单词，值可以是各种东西。
  • 在C语言的编译器开始之前，编译预处理程序会把程序中的名字换成值。是完全的文本替换。
  • 如果一个宏的值有其他宏的名字，也会被替换。

    #define PI_2 2*PI
    

  • 如果一个宏的值超过一行，最后一行之前行末需要加\。

    #define PI_2 2 \
                 * \
                 PI
    

  • 宏的值后面出现的注释不会被当做宏的值的一部分。

    #define PI_2 2*PI  // 二倍的PI
    

2.2 带参数的宏

宏可以带参数，使用上有些像函数。这种宏称为带参数的宏。

• 语法

  #define 标识符(参数...) 代码
  

• 示例

  #define square(x) ((x)*(x))
  #define cube(x) ((x)*(x)*(x))
  

• 试一试
  是否可以不带括号？

  #define square(x) x*x
  #define cube(x) x*x*x
  
  square(10);
  cube(10);
  square(10+1);
  cube(10+1);
  

• 说明
  • 上面因为缺少括号导致错误，称为宏定义边际效应，所以带参数的宏需要在一下两个位置加上括号：
    1. 参数出现的每个地方都要加括号。
    2. 整个值要加括号。
  • 参数的宏也可以有多个参数

    #define MIN(a,b) ((a)<(b)?(a):(b))
    

• 练习

1. 变量值交换SWAP(a,b)
2. 最大值MAX(a,b)，最小值MIN()
3. 获取数组元素个数SIZEOF(arr)

尽量避免使用宏定义。

2.3 编译预处理

有时我们会使用没有值的宏，这种宏用于条件编译的，#ifdef #ifndef用于检查宏是否被定义过。控制代码的编译。

#define _DEBUG

• 示例

  #ifdef TEST
      printf("Test\n");
  #else
      printf("No Test\n");
  #endif
  

3. 宏展开

宏的本质是指编译前(编译预处理阶段)，用定义中的值或者代码完全替换宏的标识符。

在gcc中可以使用-E或者--save-temps，查看替换后的结果。

4. 编译预处理指令

以#开头的都是编译预处理指令。除了宏定义，还有文件包含#include和条件编译指令#if、#ifdef #ifndef、#else、#elif。

• 文件包含#include
  把文件内容包含到代码中
• 条件编译指令#if、#ifdef #ifndef、#else、#elif
  根据编译条件，选择编译或者编译某段代码。

编译预处理指令不是C语言的成分，但是C语言程序离不开它们。