学习笔记–C语言18–预处理指令1-宏定义

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    说明:这个C语言专题,是学习iOS开发的前奏。也为了让有面向对象语言开发经验的程序员,能够快速上手C语言。如果你还没有编程经验,或者对C语言、iOS开发不感兴趣,请忽略

    预处理指令简介

    1.C语言在对源程序进行编译之前,会先对一些特殊的预处理指令作解释(比如之前使用的#include文件包含指令),产生一个新的源程序(这个过程称为编译预处理),之后再进行通常的编译
    2.为了区分预处理指令和一般的C语句,所有预处理指令都以符号"#"开头,并且结尾不用分号
    3.预处理指令可以出现在程序的任何位置,它的作用范围是从它出现的位置到文件尾。习惯上我们尽可能将预处理指令写在源程序开头,这种情况下,它的作用范围就是整个源程序文件
    4.C语言提供的预处理指令主要有:宏定义文件包含条件编译
    这一讲先介绍一下宏定义,宏定义可以分为2种:不带参数的宏定义 和 带参数的宏定义。

    一、不带参数的宏定义

    1.一般形式

    #define 宏名 字符串

    比如#define ABC 10

    右边的字符串也可以省略,比如#define ABC

     

    2.作用

    它的作用是在编译预处理时,将源程序中所有"宏名"替换成右边的"字符串",常用来定义常量。

    接下来写个程序根据圆的半径计算周长

    复制代码
     1 #include <stdio.h>
     2 
     3 // 源程序中所有的宏名PI在编译预处理的时候都会被3.14所代替
     4 #define PI 3.14
     5 
     6 // 根据圆的半径计radius算周长
     7 float girth(float radius) {
     8     return 2 * PI *radius;
     9 }
    10 
    11 int main ()
    12 {
    13     float g = girth(2);
    14     
    15     printf("周长为:%f", g);
    16     return 0;
    17 }
    复制代码

    在第4行定义了一个叫PI的宏,在编译预处理之后,第8行中的2 * PI *radius就会变成2 * 3.14 * radius。

    输出结果:

     

    3.使用习惯与注意

    1> 宏名一般用大写字母,以便与变量名区别开来,但用小写也没有语法错误

    2> 对程序中用双引号扩起来的字符串内的字符,不进行宏的替换操作。比如:

    复制代码
    1 #define R 10
    2 int main ()
    3 {
    4     char *s = "Radio";
    5     return 0;
    6 }
    复制代码

    在第1行定义了一个叫R的宏,但是第4行中"Radio"里面的'R'并不会被替换成10

    3> 在编译预处理用字符串替换宏名时,不作语法检查,只是简单的字符串替换。只有在编译的时候才对已经展开宏名的源程序进行语法检查

    复制代码
    1 #define I 100
    2 int main ()
    3 {
    4     int i[3] = I;
    5     return 0;
    6 }
    复制代码

    在做编译预处理的时候,不管语法对不对,第4行的I都会被替换为100。不过在编译的时候就会报第4行的错。

    4> 宏名的有效范围是从定义位置到文件结束。如果需要终止宏定义的作用域,可以用#undef命令
    复制代码
    1 #define PI 3.14
    2 /*
    3 .
    4 .
    5 .
    6 .
    7 */
    8 #undef PI
    复制代码

    PI这个宏在第1行到第8行之间是有效的,第8行后就无效了

    5> 定义一个宏时可以引用已经定义的宏名
    #define R  3.0
    #define PI 3.14
    #define L  2*PI*R
    #define S  PI*R*R

     

    二、带参数的宏定义

    1.一般形式

    #define 宏名(参数列表) 字符串

     

    2.作用

    在编译预处理时,将源程序中所有宏名替换成字符串,并且将 字符串中的参数 用 宏名右边参数列表 中的参数替换

    复制代码
     1 #include <stdio.h>
     2 
     3 #define average(a, b) (a+b)/2
     4 
     5 int main ()
     6 {
     7     int a = average(10, 4);
     8     
     9     printf("平均值:%d", a);
    10     return 0;
    11 }
    复制代码

    第3行中定义了一个带有2个参数的宏average,第7行其实会被替换成:int a = (10 + 4)/2;,输出结果为:。是不是感觉这个宏有点像函数呢?

     

    3.使用注意

    1> 宏名和参数列表之间不能有空格,否则空格后面的所有字符串都作为替换的字符串

    复制代码
    1 #define average (a, b) (a+b)/2
    2 
    3 int main ()
    4 {
    5     int a = average(10, 4);
    6     return 0;
    7 }
    复制代码

    注意第1行的宏定义,宏名average跟(a, b)之间是有空格的,于是,第5行就变成了这样:

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

    这个肯定是编译不通过的

    2> 带参数的宏在展开时,只作简单的字符和参数的替换,不进行任何计算操作。所以在定义宏时,一般用一个小括号括住字符串的参数。

    下面定义一个宏D(a),作用是返回a的2倍数值:

    • 如果定义宏的时候不用小括号括住参数
    复制代码
     1 #include <stdio.h>
     2 
     3 #define D(a) 2*a
     4 
     5 int main ()
     6 {
     7     int b = D(3+4);
     8     
     9     printf("%d", b);
    10     return 0;
    11 }
    复制代码

    第7行将被替换成int b = 2*3+4;,输出结果:

    • 如果定义宏的时候小括号括住参数,把上面的第3行改成:
    #define D(a) 2*(a)

    注意右边的a是有括号的,第7行将被替换成int b = 2*(3+4);,输出结果:

    3> 计算结果最好也用括号括起来

    下面定义一个宏P(a),作用是返回a的平方:

    • 如果不用小括号括住计算结果
    复制代码
     1 #include <stdio.h>
     2 
     3 #define Pow(a) (a) * (a)
     4 
     5 int main(int argc, const char * argv[]) {
     6     int b = Pow(10) / Pow(2);
     7     
     8     printf("%d", b);
     9     return 0;
    10 }
    复制代码

    注意第3行,没有用小括号扩住计算结果,只是括住了参数而已。第6行代码被替换为:

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

    简化之后:int b = 10 * (10 / 2) * 2;,最后变量b为:

    • 如果用小括号括住计算结果

    将上面的第3行代码改为:

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

    那么第6行被替换为:

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

    简化之后:int b = (10 * 10) / (2 * 2);,最后输出结果:。这个才是我们想要的结果。

    也就意味着前面的#define average(a, b) (a+b)/2应该写成#define average(a, b) (((a)+(b))/2)

     

    5.与函数的区别

    从整个使用过程可以发现,带参数的宏定义,在源程序中出现的形式与函数很像。但是两者是有本质区别的:

    1> 宏定义不涉及存储空间的分配、参数类型匹配、参数传递、返回值问题

    2> 函数调用在程序运行时执行,而宏替换只在编译预处理阶段进行。所以带参数的宏比函数具有更高的执行效率

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