C++宏定义的优缺点
#define是C语言中提供的宏定义命令,其主要目的是为程序员在编程时提供一定的方便,并能在一定程度上提高程序的运行效率,但学生在学习时往往不能 理解该命令的本质,总是在此处产生一些困惑,在编程时误用该命令,使得程序的运行与预期的目的不一致,或者在读别人写的程序时,把运行结果理解错误,这对 C语言的学习很不利。
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:
- #define <宏名> <字符串>
- 例: #define PI 3.1415926
- #define <宏名> (<参数表>) <宏体>
- 例: #define A(x) x
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。
2 #define使用中的常见问题解析
2.1 简单宏定义使用中出现的问题
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:
- 例1 #define N 2+2
- void main()
- {
- int a=N*N;
- printf(“%d”,a);
- }
(2) 问题解析:
(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*/
2.2 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);
- }
要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。
- #include <iostream.h>
- #define product(x) x*x
- int main()
- {
- int i=3;
- int j,k;
- j = product(i++);
- cout<<"j="<<j<<endl;
- cout<<"i="<<i<<endl;
- k = product(++i);
- cout<<"k="<<k<<endl;
- cout<<"i="<<i<<endl;
- return 0;
- }
3 宏定义的优点
(1) 方便程序的修改
使用简单宏定义可用宏代替一个在程序中经常使用的常量,这样在将该常量改变时,不用对整个程序进行修改,只修改宏定义的字符串即可,而且当常量比较长时, 我们可以用较短的有意义的标识符来写程序,这样更方便一些。我们所说的常量改变不是在程序运行期间改变,而是在编程期间的修改,举一个大家比较熟悉的例子,圆周率π是在数学上常用的一个值,有时我们会用3.14来表示,有时也会用3.1415926等,这要看计算所需要的精度,如果我们编制的一个程序中 要多次使用它,那么需要确定一个数值,在本次运行中不改变,但也许后来发现程序所表现的精度有变化,需要改变它的值, 这就需要修改程序中所有的相关数值,这会给我们带来一定的不便,但如果使用宏定义,使用一个标识符来代替,则在修改时只修改宏定义即可,还可以减少输入 3.1415926这样长的数值多次的情况,我们可以如此定义 #define pi 3.1415926,既减少了输入又便于修改,何乐而不为呢?
(2) 提高程序的运行效率
使用带参数的宏定义可完成函数调用的功能,又能减少 系统开销,提高运行效率。正如C语言中所讲,函数的使用可以使程序更加模块化,便于组织,而且可重复利用,但在发生函数调用时,需要保留调用函数的现场,以便子 函数执行结束后能返回继续执行,同样在子函数执行完后要恢复调用函数的现场,这都需要一定的时间,如果子函数执行的操作比较多,这种转换时间开销可以忽 略,但如果子函数完成的功能比较少,甚至于只完成一点操作,如一个乘法语句的操作,则这部分转换开销就相对较大了,但使用带参数的宏定义就不会出现这个问 题,因为它是在预处理阶段即进行了宏展开,在执行时不需要转换,即在当地执行。宏定义可完成简单的操作,但复杂的操作还是要由函数调用来完成,而且宏定义所占用的目标代码空间相对较大。所以在使用时要依据具体情况来决定是否使用宏定义。
4 结语
本文对C语言中宏定义#define在使用时容易出现的问题进行了解析,并从C源程序处理过程的角度对#define的处理进行了分析,也对它的优点进行 了阐述。只要能够理解宏展开的规则,掌握使用宏定义时,是在预处理阶段对源程序进行替换,只是用对应的字符串替换程序中出现的宏名,这样就可在正确使用的 基础上充分享受使用宏定义带来的方便和效率了
二、define中的三个特殊符号:#,##,#@
- #define Conn(x,y) x##y
- #define ToChar(x) #@x
- #define ToString(x) #x
- int n = Conn(123,456); /* 结果就是n=123456;*/
- char* str = Conn("asdf", "adf"); /*结果就是 str = "asdfadf";*/
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!
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
- #define MEM_B( x ) ( *( (byte *) (x) ) )
- #define MEM_W( x ) ( *( (word *) (x) ) )
- #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 )
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) )
- #define UPCASE( c ) ( ((c) >= ''a'' && (c) <= ''z'') ? ((c) - 0x20) : (c) )
- #define DECCHK( c ) ((c) >= ''0'' && (c) <= ''9'')
- #define HEXCHK( c ) ( ((c) >= ''0'' && (c) <= ''9'') ||((c) >= ''A'' && (c) <= ''F'') ||((c) >= ''a'' && (c) <= ''f'') )
- #define INC_SAT( val ) (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val))
- #define ARR_SIZE( a ) ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) )
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*/
宏定义
宏定义是C提供的三种预处理功能的其中一种,这三种预处理包括:宏定义、文件包含、条件编译。
1.不带参数的宏定义:
宏定义又称为宏代换、宏替换,简称“宏”。
2.带参数的宏定义:
除了一般的字符串替换,还要做参数代换
类似于函数调用,有一个哑实结合的过程:
(1)实参如果是表达式容易出问题
#define S(r) r*r
area=S(a+b);第一步换为area=r*r;第二步被换为area=a+b*a+b;
正确的宏定义是#define S(r) ((r)*(r))
(2)宏名和参数的括号间不能有空格。
(3)宏替换只作替换,不做计算,不做表达式求解。
(4)函数调用在编译后程序运行时进行,并且分配内存。宏替换在编译前进行,不分配内存。
(5)宏的哑实结合不存在类型,也没有类型转换。
(6)函数只有一个返回值,利用宏则可以设法得到多个值。
(7)宏展开使源程序变长,函数调用不会。
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