【C語言】15-預處理指令1-宏定義

說明：這個C語言專題，是學習iOS開發的前奏。也為了讓有面向對象語言開發經驗的程序員，能夠快速上手C語言。如果你還沒有編程經驗，或者對C語言、iOS開發不感興趣，請忽略

預處理指令簡介

1.C語言在對源程序進行編譯之前，會先對一些特殊的預處理指令作解釋(比如之前使用的#include文件包含指令)，產生一個新的源程序(這個過程稱為編譯預處理),之后再進行通常的編譯

2.為了區分預處理指令和一般的C語句，所有預處理指令都以符號"#"開頭，並且結尾不用分號

3.預處理指令可以出現在程序的任何位置，它的作用范圍是從它出現的位置到文件尾。習慣上我們盡可能將預處理指令寫在源程序開頭，這種情況下，它的作用范圍就是整個源程序文件

4.C語言提供的預處理指令主要有：宏定義、文件包含、條件編譯

 

這一講先介紹一下宏定義， 宏定義可以分為2種：不帶參數的宏定義 和 帶參數的宏定義。

一、不帶參數的宏定義

1.一般形式

#define 宏名 字符串

 比如#define ABC 10

右邊的字符串也可以省略，比如#define ABC

 

2.作用

它的作用是在編譯預處理時，將源程序中所有"宏名"替換成右邊的"字符串"，常用來定義常量。

接下來寫個程序根據圓的半徑計算周長

#include <stdio.h>

// 源程序中所有的宏名PI在編譯預處理的時候都會被3.14所代替
#define PI 3.14

// 根據圓的半徑計radius算周長
float girth(float radius) {
    return 2 * PI *radius;
}

int main ()
{
    float g = girth(2);
    
    printf("周長為：%f", g);
    return 0;
}

在第4行定義了一個叫PI的宏，在編譯預處理之后，第8行中的2 * PI *radius就會變成2 * 3.14 * radius。

輸出結果：

 

3.使用習慣與注意

1> 宏名一般用大寫字母，以便與變量名區別開來，但用小寫也沒有語法錯誤

2> 對程序中用雙引號擴起來的字符串內的字符，不進行宏的替換操作。比如：

#define R 10
int main ()
{
    char *s = "Radio";
    return 0;
}

在第1行定義了一個叫R的宏，但是第4行中"Radio"里面的'R'並不會被替換成10

3> 在編譯預處理用字符串替換宏名時，不作語法檢查，只是簡單的字符串替換。只有在編譯的時候才對已經展開宏名的源程序進行語法檢查

#define I 100
int main ()
{
    int i[3] = I;
    return 0;
}

在做編譯預處理的時候，不管語法對不對，第4行的I都會被替換為100。不過在編譯的時候就會報第4行的錯。

4> 宏名的有效范圍是從定義位置到文件結束。如果需要終止宏定義的作用域，可以用 #undef命令

#define PI 3.14
/*
.
.
.
.
*/
#undef PI

PI這個宏在第1行到第8行之間是有效的，第8行后就無效了

5> 定義一個宏時可以引用已經定義的宏名

#define R  3.0
#define PI 3.14
#define L  2*PI*R
#define S  PI*R*R

 

二、帶參數的宏定義

1.一般形式

#define 宏名(參數列表) 字符串

 

2.作用

在編譯預處理時，將源程序中所有宏名替換成字符串，並且將 字符串中的參數 用 宏名右邊參數列表 中的參數替換

#include <stdio.h>

#define average(a, b) (a+b)/2

int main ()
{
    int a = average(10, 4);
    
    printf("平均值：%d", a);
    return 0;
}

 第3行中定義了一個帶有2個參數的宏average，第7行其實會被替換成：int a = (10 + 4)/2;，輸出結果為：。是不是感覺這個宏有點像函數呢？

 

3.使用注意

1> 宏名和參數列表之間不能有空格，否則空格后面的所有字符串都作為替換的字符串

#define average (a, b) (a+b)/2

int main ()
{
    int a = average(10, 4);
    return 0;
}

注意第1行的宏定義，宏名average跟(a, b)之間是有空格的，於是，第5行就變成了這樣：

int a = (a, b) (a+b)/2(10, 4);

這個肯定是編譯不通過的

2> 帶參數的宏在展開時，只作簡單的字符和參數的替換，不進行任何計算操作。所以在定義宏時，一般用一個小括號括住字符串的參數。

下面定義一個宏D(a)，作用是返回a的2倍數值：

• 如果定義宏的時候不用小括號括住參數

#include <stdio.h>

#define D(a) 2*a

int main ()
{
    int b = D(3+4);
    
    printf("%d", b);
    return 0;
}

第7行將被替換成int b = 2*3+4;，輸出結果：

• 如果定義宏的時候用小括號括住參數，把上面的第3行改成：

#define D(a) 2*(a)

注意右邊的a是有括號的，第7行將被替換成int b = 2*(3+4);，輸出結果：

3> 計算結果最好也用括號括起來

下面定義一個宏P(a)，作用是返回a的平方：

• 如果不用小括號括住計算結果

#include <stdio.h>

#define Pow(a) (a) * (a)

int main(int argc, const char * argv[]) {
    int b = Pow(10) / Pow(2);
    
    printf("%d", b);
    return 0;
}

注意第3行，沒有用小括號擴住計算結果，只是括住了參數而已。第6行代碼被替換為：

int b = (10) * (10) / (2) * (2);

簡化之后：int b = 10 * (10 / 2) * 2;，最后變量b為：

• 如果用小括號括住計算結果

將上面的第3行代碼改為：

#define Pow(a) ( (a) * (a) )

那么第6行被替換為：

int b = ( (10) * (10) ) / ( (2) * (2) );

簡化之后：int b = (10 * 10) / (2 * 2);，最后輸出結果：。這個才是我們想要的結果。

也就意味着前面的#define average(a, b) (a+b)/2應該寫成#define average(a, b) (((a)+(b))/2)

 

5.與函數的區別

從整個使用過程可以發現，帶參數的宏定義，在源程序中出現的形式與函數很像。但是兩者是有本質區別的：

1> 宏定義不涉及存儲空間的分配、參數類型匹配、參數傳遞、返回值問題

2> 函數調用在程序運行時執行，而宏替換只在編譯預處理階段進行。所以帶參數的宏比函數具有更高的執行效率