C++ 宏定义详解

自动驾驶小卡 2024-07-31 16:35:01 阅读 90

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#define的基本语法一、#define使用中常见的问题解析二、define中的三个特殊符

1.符号代表含义2.常用的一些宏定义3.多行的宏4.常见的使用场景总结


#define的基本语法

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:

<code>#define <宏名> <字符串>

例: #define PI 3.1415926

float p = PI * 2; //等价于p = 3.1415926 *2

(2) 带参数的宏定义

#define <宏名> (<参数表>) <宏体>

#define MUL(x, y) x * y

int ret = MUL(2, 3);   ==> int ret = 2 * 3;

        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。

补充:


 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。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。


 一、#define使用中常见的问题解析

1.简单宏定义使用中的问题

        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:

<code>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,一般同学在读该程序时,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*/


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。一般学生容易写成如下形式:

#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。

        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。

例如:

#define MUL(x, y) x * y

int ret = MUL(2, 3); ==> int ret = 2 * 3;

        在上例中,MUL携带有两个参数x和y,当使用此宏时,只需将传入宏的两个参数直接的相乘即可。那宏的参数是否支持表达式呢,答案是支持的,但由于宏只是简单的展开替换,因此我们就遇到了宏第一个容易出错的点:

int ret = MUL(2 + 3, 4);

//展开为

int ret = 2 + 3 * 4;

        宏就是非常直接的把x换成2 + 3,把y换成4,由于运算符优先级的缘故,最终算的结果为14,一个非预期的结果。如何修正这个问题呢,就是在定义时把参数都加上括号:

#define MUL(x, y) ((x) * (y))

//展开为

int ret = ((2 + 3) * (4));


二、define中的三个特殊符号:#,##,#@

1.符号代表含义

1.#define Conn(x,y) x##y

2.#define ToChar(x) #@x

3.#define ToString(x) #x

(1)x##y表示什么?表示x连接y,举例说:

int n = Conn(123,456); /* 结果就是n=123456;*/

char* str = Conn("asdf", "adf"); /*结果就是 str = "asdfadf";*/

(2)再来看,其实就是给x加上单引号,结果返回是一个const char。举例说:

char a = ToChar(1);结果就是a='1';code>

做个越界试验char a = ToChar(123);结果就错了;

但是如果你的参数超过四个字符,编译器就给给你报错了!

error C2015: too many characters in constant :P

(3)最后看看#x,估计你也明白了,他是给x加双引号

char* str = ToString(123132);就成了str="123132";code>

符号#和##

#符号把一个宏参数直接转换为字符串,例如

#define STRING(x) #x

const char * str = STRING(test);

// str的内容就是"test"

/

3、@# (charizing)字符化操作符。

只能用于有传入参数的宏定义中,且必须置于宏定义体中的参数名前。作用是将传的单字符参数名转换成字符,以一对单引用括起来。

#define makechar(x) #@x

a = makechar(b);

展开后变成了:

a= 'b';

##符号会连接两边的值,像一个粘合剂一样,将前后两部分粘合起来,从而产生一个新的值,例如

#define VAR(index) INT_##index

int VAR(1);

// 宏被展开后将成为 int INT_1;

// 定义宏常量字符串

C++中可以使用预处理指令#define来进行宏定义。通过宏定义字符串的方式如下所示

#include <iostream>

using namespace std;

 

// 定义宏常量字符串

#define STRING_CONSTANT "Hello World"

 

int main() {

    // 输出宏常量字符串

    cout << STRING_CONSTANT << endl;

    

    return 0;

}

在上述代码中,我们使用了#define关键字将字符串"Hello World"定义为宏常量STRING_CONSTANT。然后在主函数中直接使用该宏常量打印到控制台上。

 


2.常用的一些宏定义

1 防止一个头文件被重复包含

#ifndef BODYDEF_H

#define BODYDEF_H

//头文件内容

#endif

2 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) ) )

用法如下:

#include <iostream>

#include <windows.h>

#define MEM_B(x) (*((byte*)(x)))

#define MEM_W(x) (*((WORD*)(x)))

int main()

{

int bTest = 0x123456;

byte m = MEM_B((&bTest));/*m=0x56*/

int n = MEM_W((&bTest));/*n=0x3456*/

return 0;

}

3 得到一个field在结构体(struct)中的偏移量

#define OFFSETOF( type, field ) ( (size_t) &(( type *) 0)-> field )

请参考文章:详解写宏定义:得到一个field在结构体(struct type)中的偏移量。

4 得到一个结构体中field所占用的字节数

#define FSIZ( type, field ) sizeof( ((type *) 0)->field )

5 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) )

6 将一个字母转换为大写

#define UPCASE( c ) ( ((c) >= ''a'' && (c) <= ''z'') ? ((c) - 0x20) : (c) )

7 判断字符是不是10进值的数字

#define DECCHK( c ) ((c) >= ''0'' && (c) <= ''9'')

8 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'') )

9 防止溢出的一个方法

#define INC_SAT( val ) (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val))

10 返回数组元素的个数

#define ARR_SIZE( a ) ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) )

11 使用一些宏跟踪调试

ANSI标准说明了五个预定义的宏名。它们是:

_LINE_ /*(两个下划线),对应%d*/

_FILE_ /*对应%s*/

_DATE_ /*对应%s*/

_TIME_ /*对应%s*/


3 多行的宏

        如果宏的内容很长,那么可以写成多行,每行的末尾添加\,以表明后面的一行依然是宏的内容。比如

#define ADD(x, y) do { int sum = (x) + (y); return sum; } while (0)

// 宏的内容比较长,也没有缩进,易读性较差,因此转为多行

#define ADD(x, y) \

do \

{\

int sum = (x) + (y);\

return sum;\

} while (0)

取消宏定义

        取消对一个宏的定义,可以使用#undef预处理指令,比如要取消之前定义的ADD宏,只要像下面即可

#undef ADD


4 常见的使用场景

和#ifdef和#if等预处理指令配合

通过和预处理指令配合,达到一定的代码开关控制,常见的比如在跨平台开发时,对不同的操作系统启用不同的代码。

#ifdef _WIN32 // 查看是否定义了该宏,Windows默认会定义该宏

// 如果是Windows系统则会编译此段代码

OutputDebugString("this is a Windows log");

#else

// 如果是mac,则会编译此段代码

NSLog(@"this is a mac log");

#endif

如果要查看多个宏是否定义过,可使用下面的预处理指令

#if defined(_WIN32) || defined(WIN32)

// 如果是Windows系统则会编译此段代码

OutputDebugString("this is a Windows log");

#endif

#ifdef之后的宏只要定义过就会满足条件,而#if则会看后面的宏的内容是否为真了。

#define ENABLE_LOG 1

#if ENABLE_LOG

trace("when enabled then print this log")

#endif

如果把宏的定义改成#define ENABLE_LOG 0,那么就不会满足条件了,也就不会打印日志了。在使用#if时,后面的宏ENABLE_LOG必须定义为整数才行,定义为其他的会报编译错误。


总结

关于宏定义进行了常用的整理,非本人同意,禁止转载。

参考:

百度安全验证

c++宏定义详解-CSDN博客

https://www.cnblogs.com/ChunboBlog/p/15969036.html



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