【C語言】預(yù)處理詳解：#define的各種使用方法

這篇具有很好參考價(jià)值的文章主要介紹了【C語言】預(yù)處理詳解：#define的各種使用方法。希望對大家有所幫助。如果存在錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，請大家不吝賜教，您也可以點(diǎn)擊"舉報(bào)違法"按鈕提交疑問。

1.#define定義標(biāo)識符

1.1賦值

1.2? ?定義關(guān)鍵字

1.3用更形象的符號來替換一種實(shí)現(xiàn)

1.4? ?加續(xù)行符換行

1.5#define定義宏

1.6? #define替換的規(guī)則

注意事項(xiàng)

2.#和##

3.帶有副作用的宏參數(shù)

4.函數(shù)和宏的對比

1.#define定義標(biāo)識符

#define定義標(biāo)識符的用法非常簡單

語法：
#define name stuff

name可以由自己來命名，盡量取一些有意義的名字

stuff是名字所對應(yīng)的內(nèi)容

舉幾個(gè)例子：

1.1賦值

1.#define MAX 1000

第一個(gè)意思就是給MAX賦值為1000

可以用代碼使用宏定義，同樣也可以定義數(shù)組的大小

#define MAX 1000
#include<stdio.h>
int main()
{
	printf("%d\n", MAX);
    int arr[MAX];
	return 0;
}

#define,c語言,c++,開發(fā)語言,#define

?我們在編譯器中可以看到左邊的MAX都被替換成了1000，也就是說在以后的代碼中可以用到1000的地方，都可以使用MAX來表示。

1.2? ?定義關(guān)鍵字

#define還可以用來定義關(guān)鍵字

#define reg register ?????//為 register這個(gè)關(guān)鍵字，創(chuàng)建一個(gè)簡短的名字

我們?nèi)绻X得register太長了，使用不方便，我們還可以創(chuàng)一個(gè)簡單的名字reg

上面這個(gè)reg的意思就是register

#define,c語言,c++,開發(fā)語言,#define

可以看到 reg被替換成了register。

1.3用更形象的符號來替換一種實(shí)現(xiàn)

#define do_forever for(;;)

我們都知道如果for循環(huán)中什么條件都沒有那就是死循環(huán)

所以如果我們想要寫出死循環(huán)的話也可以使用這種方法

#define,c語言,c++,開發(fā)語言,#define

?可以看到do_forever就代替了for循環(huán)變成了死循環(huán)，這也是一種用法

1.4? ?加續(xù)行符換行

如果我們在#define的宏定義的內(nèi)容過長時(shí)，我們的編譯器中一行放不下，我們還可以加入續(xù)行符，也就是'\'來進(jìn)行換行

#define DEBUG_PRINT printf("file:%s\tline:%d\t \
?????????????date:%s\ttime:%s\n" ,\
?????????????__FILE__,__LINE__ , ???\
?????????????__DATE__,__TIME__ )

?那么一定要使用換行符嗎？

是的，如果我們代碼過長而需要換行時(shí)，光使用回車鍵的話會報(bào)錯(cuò)（紅色的下劃線）

#define,c語言,c++,開發(fā)語言,#define

?希望大家可以多都嘗試。

1.5#define定義宏

我們前面所講到的#define所定義的都是一些常量和符號，而沒有參數(shù)，而接下來要說的是#define定義宏，可以像函數(shù)一樣解決問題，#define 機(jī)制包括了一個(gè)規(guī)定，允許把參數(shù)替換到文本中，

下面是宏的申明方式：
#define name( parament-list ) stuff
其中的 parament-list 是一個(gè)由逗號隔開的符號表，它們可能出現(xiàn)在stuff中。
注意：
參數(shù)列表的左括號必須與name緊鄰。
如果兩者之間有任何空白存在，參數(shù)列表就會被解釋為stuff的一部分。

下面用代簡單舉例

#define SQUARE(x) x*x
int main()
{
    printf("%d\n",SQUARE(8));
    return 0;
}

?可以看到我用#define 定義了一個(gè)乘方公式，其中參數(shù)是x，他的內(nèi)容是x*x，我們不妨將這段代碼預(yù)處理看一看他的本質(zhì)

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?可以看到定義的SQUARE內(nèi)容變成了8*8

當(dāng)我們讓這個(gè)代碼運(yùn)行起來的時(shí)候我們也能看到它輸出了正確的結(jié)果。

#define,c語言,c++,開發(fā)語言,#define

但是我們還需要注意的是，使用時(shí)還需要在宏定義的內(nèi)容中帶上括號，這才能保證有些地方不會出錯(cuò)。下面繼續(xù)用代碼舉例；

#define SQUARE(x) x*x
int main()
{
    printf("%d\n",SQUARE(1+7));
    return 0;
}

如果我們將上面的參數(shù)8換成了1+7，結(jié)果會是怎么樣呢？

#define,c語言,c++,開發(fā)語言,#define

?我們會發(fā)現(xiàn)這樣會把參數(shù)的內(nèi)容原原本本的、不加計(jì)算的替換到宏的體內(nèi)去，原本的內(nèi)容被替換成了1+7*1+7，運(yùn)算順序就出了問題，所以運(yùn)算結(jié)果也出了問題

? #define,c語言,c++,開發(fā)語言,#define 果然不出所料結(jié)果是15

所以我們在使用宏定義時(shí)不要吝嗇我們的括號，我們只需在宏定義時(shí)給內(nèi)容加上括號，就可以避免這樣的問題

#define,c語言,c++,開發(fā)語言,#define

?我們給（x）*（x）的結(jié)果也帶上了括號變成了（（x）*（x）），是因?yàn)槿绻覀冞€需要對這個(gè)宏進(jìn)行其他運(yùn)算的話，也不會影響這個(gè)宏的結(jié)果。

同樣的我們也可以使用宏來求兩個(gè)數(shù)較大值?

??????? #define,c語言,c++,開發(fā)語言,#define

同樣的，我們不要吝嗇自己的括號，要慷慨且大方，這樣才能保證自己的代碼不會出錯(cuò)?

所以用于對數(shù)值表達(dá)式進(jìn)行求值的宏定義都應(yīng)該用這種方式加上括號，避免在使用宏時(shí)由于參數(shù)中
的操作符或鄰近操作符之間不可預(yù)料的相互作用。

1.6? #define替換的規(guī)則

最后我們不妨再了解一下#define替換的規(guī)則

在程序中擴(kuò)展#define定義符號和宏時(shí)，需要涉及幾個(gè)步驟。
1. 在調(diào)用宏時(shí)，首先對參數(shù)進(jìn)行檢查，看看是否包含任何由#define定義的符號。如果是，它們首先被替換。
2. 替換文本隨后被插入到程序中原來文本的位置。對于宏，參數(shù)名被他們的值所替換。
3. 最后，再次對結(jié)果文件進(jìn)行掃描，看看它是否包含任何由#define定義的符號。如果是，就重復(fù)上述處理過程。

也就是說#define宏定義會不斷地檢查我們所使用的地方并且不斷地替換宏定義的內(nèi)容，直到所有內(nèi)容都被替換完為止。

注意事項(xiàng)

我們在使用#define定義后不能添加分號,很多人敲代碼時(shí)都會習(xí)慣性的在后面加上分號，當(dāng)然這種習(xí)慣不能用在宏定義中，使用時(shí)請注意細(xì)節(jié)問題。

2.#和##

這個(gè)#并不是#define中的#,而是另一種意義的操作符，把一個(gè)宏參數(shù)變成對應(yīng)的字符串。

關(guān)于它的作用我們直接上代碼演示

int main()
{
    int a=10;
    printf("the value of a is %d\n",a);

    int b=20;
    printf("the value of b is %d\n",b);

    float f=3.14f;
    printf("the value of a is %f\n",f);
}

再這樣的代碼中我們會發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了許多有規(guī)律的，繁榮的相同的代碼，那怎么樣才能使這些代碼能夠簡潔的使用呢？很多人會想到函數(shù)，但是我們需要注意的是如果使用函數(shù)的話，代碼中的參數(shù)是不斷變化的，有int類型也有float類型，我們無法確定，所以不能用函數(shù)來解決這樣的問題。

再這之前我們還需要了解一個(gè)關(guān)于字符串的特點(diǎn)

#define,c語言,c++,開發(fā)語言,#define

可以看到第一種方式是我們平時(shí)使用的輸出方式，將輸出內(nèi)容放在打印函數(shù)的雙引號內(nèi)即可被輸出；

那第二種方式也可以用來輸出內(nèi)容，可以將使用雙引號引用我們想打印的內(nèi)容，結(jié)果和第一種是相同的，這也是字符串的一個(gè)特點(diǎn)。

我們現(xiàn)在知道了這個(gè)特征，我們就可以對上面那段冗余的代碼進(jìn)行操作了，直接上代碼

#define print_format(num,format) \
            printf("the value of "#num" is "format,num)
int main()
{
    int a=10;
    print_format(a,"%d\n");

    int b=20;
    print_format(b,"%d\n");

    float f=3.14f;
    print_format(f,"%f\n"); 
    return 0;
}

?首先我們先用#define定義一個(gè)宏，這個(gè)宏的名字叫做print_format；

其次我們想改變打印函數(shù)中的兩個(gè)變量，我們不妨給我們定義的宏也加入兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)參數(shù)叫num，一個(gè)參數(shù)叫format；

因?yàn)橐啻未蛴⌒稳鐃he value of num?is format的函數(shù)，我們不妨給這個(gè)宏的內(nèi)容寫成如上代碼：

我們根據(jù)上面字符串的特點(diǎn)都知道了其實(shí)字符串可以分開打印，所以我們將"the value of num?is format"中要改成a，b，f的地方用num來替換，將修改數(shù)據(jù)的地方，比如%d，%f這些的地方用format這個(gè)參數(shù)來替換；

最后我們只需要將"the value of num?is format"中，給num前加上#即可，還需要再這個(gè)宏定義的內(nèi)容的最后來用參數(shù)名來聲明。

#define,c語言,c++,開發(fā)語言,#define

?這樣我們所得到的結(jié)果就和上面的一樣了，根本不要這么冗長的打印函數(shù)也能完成規(guī)范的操作，這樣就是關(guān)于#的簡單的用法。

接下來是##

##可以把位于它兩邊的符號合成一個(gè)符號，它允許宏定義從分離的文本片段創(chuàng)建標(biāo)識符。

那具體什么意思呢？上代碼給大家演示

int henghengaaa=114514;
#define CAT(x,y) x##y

int main()
{
    printf("%d\n",CAT(hengheng,aaa));
    return 0;
}

我們定義一個(gè)宏，將宏內(nèi)容使用##符號，意思就是將x和y的內(nèi)容連接在一起

ok我們輸出結(jié)果?

#define,c語言,c++,開發(fā)語言,#define 可以看到我們通過#define 的宏定義將字符串的內(nèi)容連接在了一起，并且成功的輸出了我們預(yù)期中的結(jié)果。

當(dāng)然我們合成的前提是我們合成的符號必須是可以用的，如果合成出來的字符串沒有出現(xiàn)過，那也不能正常使用。

3.帶有副作用的宏參數(shù)

當(dāng)宏參數(shù)在宏的定義中出現(xiàn)超過一次的時(shí)候，如果參數(shù)帶有副作用，那么你在使用這個(gè)宏的時(shí)候就可能出現(xiàn)危險(xiǎn)，導(dǎo)致不可預(yù)測的后果。副作用就是表達(dá)式求值的時(shí)候出現(xiàn)的永久性效果。

具體是什么意思，我們先從“副作用”這個(gè)詞來解釋

int main()
{
    //代碼1
    int a = 10;
    int b = a + 1;//a=10，b=11

    //代碼2
    int a = 10;
    int b = ++a;//a=11，b=11
    //代碼2就是有副作用的
    return 0;
}

我們可以看到上述代碼中代碼1中的a值沒有變，而代碼2中的a值變了，我們就說代碼2是有副作用的。

那如果宏里的副作用會影響到我們什么呢？

#define MAX(X,Y)  ((X)>(Y)?(X):(Y))
int main()
{
    int a=3;
    int b=5;
    int c=MAX(a++,b++);
    //int c=((a++)>(b++)?(a++):(b++));
    printf("%d\n",a);
    printf("%d\n",b);
    printf("%d\n",c);
}

我們還是用宏定義比大小來舉個(gè)例子；

看到上面的代碼，c就是比大小中的較大值，那c的值到底是多少呢？a和b的值又是多少呢？

我們上面講過，預(yù)處理時(shí)我們會將參數(shù)原封不動(dòng)的傳入到宏里面去，所以c就成了這個(gè)樣子

c=((a++)>(b++)?(a++):(b++));

那我們依次對其進(jìn)行運(yùn)算，第一次a++結(jié)果是4，第一次b++結(jié)果是6，第二次a++結(jié)果是5，第二次b++結(jié)果是7

但是按照我們直觀的想法，籠統(tǒng)的，不加深究的眼光去看這串代碼，我們依舊會認(rèn)為是3和5去比大小，我們輸出結(jié)果

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?我們就會看到與我們預(yù)期的結(jié)果有些出入。

那我們看到這樣的結(jié)果我們不妨寫一個(gè)函數(shù)，來與宏定義來形成的對比

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?可以看到結(jié)果和宏定義的結(jié)果就不同了，因?yàn)楹瘮?shù)傳參時(shí)是計(jì)算好結(jié)果再傳參的。

那么這又引出一個(gè)問題，函數(shù)和宏到底哪個(gè)好用呢？

4.函數(shù)和宏的對比

當(dāng)我們求兩個(gè)數(shù)的較大值時(shí)既能寫成宏的形式也能寫成函數(shù)的形式

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?我們可以對比一下以上兩種方式求較大值

其實(shí)對于當(dāng)前兩個(gè)數(shù)比大小的代碼還是宏定義是更優(yōu)解，原因有二：
1. 用于調(diào)用函數(shù)和從函數(shù)返回的代碼可能比實(shí)際執(zhí)行這個(gè)小型計(jì)算工作所需要的時(shí)間更多。
所以宏比函數(shù)在程序的規(guī)模和速度方面更勝一籌。

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當(dāng)我們用vs調(diào)試代碼時(shí)，我們觀察反匯編代碼時(shí)發(fā)現(xiàn)在進(jìn)入了函數(shù)時(shí)還有許許多多的指令，在經(jīng)過這些指令時(shí)才能達(dá)到下方比大小的結(jié)果，在下方比大小時(shí)還需要很多的指令，執(zhí)行這些指令都是需要花費(fèi)時(shí)間的，所以函數(shù)的方式比較浪費(fèi)時(shí)間。

因?yàn)樵谡{(diào)用函數(shù)時(shí)有三個(gè)步驟會影響時(shí)間：

①函數(shù)調(diào)用前的準(zhǔn)備（傳參、函數(shù)棧幀空間的維護(hù)）

②主要的運(yùn)算

③函數(shù)返回和返回值的處理，和最后函數(shù)棧幀的銷毀

但是我們反觀宏在處理這樣的代碼時(shí)

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我們就會看到在傳入?yún)?shù)時(shí)直接就執(zhí)行的是打印函數(shù)，因?yàn)樯厦嬷v過，宏可以直接在我們所需要時(shí)將代碼替換掉，沒有函數(shù)那么多的開銷。

2. 更為重要的是函數(shù)的參數(shù)必須聲明為特定的類型。
所以函數(shù)只能在類型合適的表達(dá)式上使用。反之這個(gè)宏怎可以適用于整形、長整型、浮點(diǎn)型等可以
用于>來比較的類型。
宏是類型無關(guān)的，宏是更加靈活的，這也是重要的原因。

當(dāng)然宏也有自己劣勢的地方

①每次使用宏的時(shí)候，一份宏定義的代碼將插入到程序中。除非宏比較短，否則可能大幅度增加程序的長度。也就是說如果我們在宏定義的內(nèi)容中定義的內(nèi)容有十幾二十幾行的代碼時(shí)，我們每用一次宏就會增加我們代碼的長度。

②宏是沒有辦法調(diào)試的。在預(yù)處理階段時(shí)，宏就會將內(nèi)容全部替換到代碼中所運(yùn)用宏的地方，當(dāng)我們在調(diào)試時(shí)可能會和我們所看到的代碼有所不同。

③宏由于類型無關(guān)，也就不夠嚴(yán)謹(jǐn)。
④宏可能會帶來運(yùn)算符優(yōu)先級的問題，導(dǎo)致程容易出現(xiàn)錯(cuò)。上面我們說過，如果在一個(gè)有宏的表達(dá)式中，表達(dá)式對宏的運(yùn)算結(jié)果還有運(yùn)算時(shí)，可能就會出現(xiàn)優(yōu)先級的問題從而導(dǎo)致宏的運(yùn)算結(jié)果錯(cuò)誤。

宏對比函數(shù)的還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是可以將類型當(dāng)成參數(shù)。

我們在使用函數(shù)時(shí)從來都沒見過用函數(shù)的參數(shù)類型給函數(shù)傳參。

用代碼舉例：

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我們在動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理中學(xué)過，需要開辟10個(gè)整形類型的空間需要如上代碼進(jìn)行處理，并且對其進(jìn)行判斷。

但是我想讓他的寫法簡單一點(diǎn)行不行呢？

就比如寫成以下形式

MALLOC(10,int)

?這樣的代碼要開辟十個(gè)類型的整形的空間要簡單得多。? ? ?那怎么使用呢？

#define MALLOC(num,type) (type*)malloc(num *sizeof(type))
int main()
{
    int* p2 = MALLOC(10, int);
    if (p2 == NULL)
    {
        //...
    }
    return 0;
}

?這里用宏定義來解決這樣的問題

我們定義一個(gè)名為MALLOC的宏，并且再定義兩個(gè)參數(shù)，其中一個(gè)既然要以類型名，我們不妨就令這個(gè)參數(shù)為type；在后面參數(shù)的內(nèi)容中就用malloc函數(shù)開辟個(gè)數(shù)*一個(gè)類型的大小，最后再用(type*)強(qiáng)制將其類型轉(zhuǎn)化為type類型，這樣就完成了MALLOC的宏定義，使用時(shí)簡單方便，一勞永逸。

相信通過這些可以看出函數(shù)和#define 宏定義的區(qū)別，使用時(shí)可以根據(jù)不同的環(huán)境使用。

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